Rudolf Clausius: biografia și contribuțiile acestui fizician și matematician german

Considerat unul dintre părinții fondatori ai termodinamicii, Rudolf Clausius este unul dintre figuri de frunte nu numai în fizica germană din secolul al XIX-lea, ci și în știința europeană a secolul lui.

Foarte priceput atât în ​​fizică, cât și în matematică, el a fost un exemplu de urmat de alți oameni de știință, precum scoțianul James Maxwell, unul dintre savanții teoriei electromagnetice.

Mai jos veți găsi un biografia lui Rudolf Clausius în care vom vedea care au fost principalele sale contribuţii în domeniul fizicii.

• Articol înrudit: „Cele 10 ramuri ale fizicii și domeniile lor de cunoaștere”

Scurtă biografie a lui Rudolf Clausius

Rudolf Clausius a fost un fizician și matematician german cunoscut pentru că a fost unul dintre fondatorii termodinamicii, fiind cel care a formulat a doua dintre legile care alcătuiesc aceste principii.. El, împreună cu alte figuri illustre precum fizicienii britanici William Thomson, Lord Kelvin și James Joule, au dezvoltat aceste legi. fizică, fiind fizicianul francez Nicolas Léonard Sadi Carnot căruia i se atribuie că a ridicat prima dintre legile lui termodinamica.

Cele mai relevante studii ale lui Rudolf Clausius s-au ocupat de efectul căldurii asupra diferitelor fluide și materiale, ridicând teoria cinetică asupra comportamentului atomilor și moleculelor.

Nașterea și primii ani

Rudolph Julius Emmanuel Clausius s-a născut la 2 ianuarie 1822 în Köslin, Prusia, actualul Koszalin, Polonia. Tatăl său era protestant și conducea o școală mică la care urma să urmeze tânărul Rudolf Clausius în primii ani de formare.

Mai târziu a intrat la gimnaziul (liceul german) din orașul Stettin, acum Szczecin în Polonia, unde își va continua studiile.

educatie universitara

În 1840 a intrat la Universitatea din Berlin. Acolo a început să urmeze cursurile de istorie, dar în curând a schimbat această materie în știință și i-a avut ca profesori pe fizicianul Georg Simon Ohm și pe matematicianul Richard Dedekind.

Studiind matematica și fizica, Clausius a descoperit că acestea erau ramuri ale cunoașterii care le-au fost date. mai ales bine, făcându-i cu siguranță profesia lui când și-a terminat studiile la Berlin în 1844.

Mai târziu Clausius a studiat la Universitatea din Halle, obținând acolo un doctorat în fizică în 1847 datorită lucrării sale asupra efectelor optice care apar pe planeta Pământ ca o consecință a existenței atmosferei. Deși această lucrare a prezentat unele erori în ceea ce privește abordarea, i-a servit lui Clausius să arate asta Avea mari daruri pentru matematică și fizică, făcându-se o reputație în rândul comunității științifice Limba germana.

• Ați putea fi interesat de: „Cele 5 vârste ale istoriei (și caracteristicile lor)”

Primele investigații științifice

Primele aventuri experimentale ale lui Rudolf Clausius au început în 1849 cu studiul legilor care guvernează relațiile dintre presiune și temperatură. Ulterior ar fi dedicat studiului diferitelor substanțe și la ce temperatură duc la fierbere, trasând primele curbe de fierbere.

Viața sa va începe să capete o relevanță deosebită în domeniul științific al țării sale din 1850, când a obținut un loc ca profesor de fizică la Școala Regală de Inginerie și Artilerie din Berlin, unde va rămâne până în 1855. Pe lângă această poziție, Rudolf Clausius a servit și la Universitatea din Berlin ca privatdozent, un profesor care putea preda la universitate, dar că taxele lui erau plătite direct de studenții săi, mai degrabă decât de către instituţie.

Punctul culminant al acestei perioade din viața lui Rudolf Clausius a fost publicarea în 1850 a ceea ce ar fi cea mai importantă lucrare a sa: „Despre forțele mișcării cauzate de căldură.".

• Articol înrudit: „Hermann von Helmholtz: biografia acestui medic și fizician german”

Dezvoltarea teoriei cinetice

În 1855, Clausius a părăsit Germania și a obținut un post de profesor la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie din Zurich. Doi ani mai tarziu concentrat pe studierea în domeniul teoriei cinetice, experimentat în acest moment cu conceptul de „cale medie liberă a unei particule”, termen care se referă la distanța dintre două întâlniri, una după alta, a moleculelor care alcătuiesc un gaz. Această contribuție a lui Clausius ar fi foarte relevantă pentru domeniul fizicii din timpul său.

Rudolf Clausius avea să rămână câțiva ani la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie, unde avea să predea cursuri de fizică. Își va schimba locul în 1867, mutându-se la Würzburg, unde va lucra și ca profesor până în 1869 și obținând calitatea de membru al Societății Regale din Londra în 1868, pentru că faima și cercetările sale erau deja cunoscute la nivel european. Avea să meargă la Universitatea din Bonn pentru a preda cursuri de fizică, o instituție în care va lucra pentru tot restul vieții.

Tocmai lucrând la Bonn când, la vârsta de 50 de ani, a izbucnit războiul franco-prusac (1870-1871). În timpul conflictului a organizat, împreună cu câțiva dintre studenții săi, un corp de ambulanță de voluntari. Ca urmare a implicării sale în război, Clausius a suferit o accidentare la picior, care i-a provocat un mare disconfort pentru tot restul vieții. Cu toate acestea, accidentarea i-a adus recunoaștere în societatea germană și, datorită acțiunii sale eroice, Rudolf Clausius a primit Crucea de Fier.

• Ați putea fi interesat de: „Niels Bohr: biografia și contribuțiile acestui fizician danez”

Ultimii ani și moartea

În ultimii săi ani de viață, Rudolf Clausius s-a dedicat copiilor săi și a lăsat puțin cercetările deoparte. În plus, cu rana de război suferită în timpul războiului, nu s-a putut mișca cu ușurință, făcându-l să prefere să rămână în Bonn decât să călătorească la fel de mult ca în tinerețe. Cu toate acestea, Clausius a continuat să predea la Universitatea din Bonn până la moartea sa.

Rudolf clausius a murit la 24 august 1888 la Bonn, Germania, la vârsta de 66 de ani. Prima soție, Adelheid Rimpau, murise în 1875, lăsându-l în grija celor șase copii ai lor, iar Clausius s-a recăsătorit în 1886, de data aceasta cu Sophie Stack cu care a avut un fiu.

Mulțumiri acestui fizician și matematician

În 1870, Rudolf Clausius a primit medalia Huygens și, în 1879, a primit medalia Copley, recunoaștere acordată de Societatea Regală din Londra celor care au adus contribuții importante în domeniul biologiei sau al fizicii.

În anul 1878 a fost numit membru al Academiei Regale de Științe Suedeze și, în 1882, a primit un doctorat onorific de către Universitatea din Würzburg. În 1883 a primit Premiul Poncelet, acordat de Academia Franceză de Științe tuturor oamenilor de știință care au adus contribuții semnificative științei în general. Rudolf Clausius a continuat să primească onoruri mult după moartea sa. În 1935, un crater de pe Lună a fost numit după numele său de familie: craterul Clausius.

Contribuții științifice ale lui Rudolf Clausius

Există mai multe contribuții pe care Rudolf Clausius le-a adus fizicii. În continuare vom vedea care sunt cele mai remarcabile aspecte ale descoperirilor și teoriilor sale.

Teoria cinetică a gazelor

În 1857 a publicat prima teorie completă despre teoria cinetică a materiei.. Pentru aceasta a folosit mecanica statistică, stabilind un model ideal pentru structura gazelor. Aplicând legile mecanicii, Clausius a dedus comportamentul extern sau macroscopic al aceste gaze bazate pe ipoteze despre comportamentul statistic al moleculelor acestora fluide.

El a dedus că, deoarece ciocnirile moleculare apar între molecule în mișcare și cu elasticitate, în fiecare moment vor exista molecule în interiorul gazului care se deplasează în toate direcţiile şi cu toate vitezele posibile. Energia totală de translație a acestor molecule oferă măsura conținutului caloric al gazului, iar energia lor cinetică depinde direct de temperatura gazului.

Lucrările lui Clausius asupra moleculelor individuale ale gazelor sunt considerate a fi cruciale pentru conceperea teoriei cinetice a gazelor. Teoria cinetică a fost dezvoltată inițial de James Maxwell în 1859, dar bazată în mod foarte notoriu pe lucrarea lui Rudolf Clausius.. În mod curios, această teorie a fost criticată de Clausius, lucru care i-a servit lui Maxwell să-și actualizeze teoria cinetică în 1867.

O altă contribuție a lui Clausius în acest domeniu a fost dezvoltarea unui criteriu de diferențiere între atomi și molecule. Potrivit acestuia, moleculele de gaz erau corpuri complexe, cu părți constitutive care se mișcă. Astăzi, ideea unei molecule este o particulă formată din alți atomi, ceva foarte comun în gaze precum oxigenul, azotul sau hidrogenul și, de asemenea, alte substanțe precum apa sau ozon.

A doua lege a termodinamicii

Alături de alți mari oameni de știință ai timpului său, Rudolf Clausius este considerat unul dintre părinții fondatori ai termodinamicii.. El este creditat cu propunerea celei de-a doua legi a acestor principii, care spune că căldura nu poate trece niciodată de la un corp mai rece la unul mai cald.

Acest principiu, numit și principiul entropiei, concept pe care el însuși l-a introdus și definit în 1865, afirmă că, în practică, tehnica procesului în etape Căldura unui corp la o temperatură mai mare decât a altuia care se află la o temperatură mai scăzută nu poate fi realizată în mod invers fără modificări permanente în mediu inconjurator.

Una dintre deducţiile din acest principiu este că energia eliberată atunci când temperatura scade de la o valoare Ta la alta Tb este că nu este complet transformată în energie mecanică, iar eficiența energetică a acestei transformări este de cel mult 1-Tb/Ta. Aceasta a rezolvat una dintre principalele probleme ale fizica timpului său, oamenii de știință teoretizând dacă era sau nu posibilă convertirea completă a energiei termice în muncă mecanic.