Рудольф Клаузиус: биография и вклад этого немецкого физика и математика

Считающийся одним из отцов-основателей термодинамики, Рудольф Клаузиус является одним из ведущие деятели не только немецкой физики XIX века, но и европейской науки его век.

Будучи очень опытным как в физике, так и в математике, он был примером для подражания другим ученым, таким как шотландец Джеймс Максвелл, один из исследователей теории электромагнитного поля.

Ниже вы найдете биография Рудольфа Клаузиуса в которой мы увидим, каковы были его основные вклады в область физики.

• Статья по теме: «10 разделов физики и их областей знаний»

Краткая биография Рудольфа Клаузиуса

Рудольф Клаузиус был немецким физиком и математиком, известным как один из основоположников термодинамики, он сформулировал второй из законов, составляющих эти принципы.. Он вместе с другими выдающимися фигурами, такими как британские физики Уильям Томсон, лорд Кельвин и Джеймс Джоуль, разработали эти законы. физика, будучи французским физиком Николя Леонаром Сади Карно, которому приписывают создание первого из законов термодинамика.

Наиболее важные исследования Рудольфа Клаузиуса касались воздействия тепла на различные жидкости и материалы, поднимая кинетическую теорию поведения атомов и молекул.

Рождение и ранние годы

Рудольф Юлиус Эммануэль Клаузиус родился 2 января 1822 года в Кёслине, Пруссия, современный Кошалин, Польша.. Его отец был протестантом и руководил небольшой школой, которую Рудольф Клаузиус посещал в первые годы своего становления.

Позже он поступил в гимназию (немецкую среднюю школу) в городе Штеттин, ныне Щецин в Польше, где продолжил свое образование.

университетское образование

В 1840 году поступил в Берлинский университет.. Там он начал посещать уроки истории, но вскоре сменил этот предмет на естественные науки и взял в качестве учителей физика Георга Симона Ома и математика Ричарда Дедекинда.

Изучая математику и физику, Клаузиус обнаружил, что это были отрасли знаний, которые им были даны. особенно хорошо, сделав их определенно своей профессией, когда он закончил учебу в Берлине в 1844.

Позднее Клаузиус учился в университете Галле, получив там докторскую степень по физике в 1847 г. благодаря его работе над оптическими эффектами, которые происходят на планете Земля как следствие существования атмосферы. Хотя эта работа представила некоторые ошибки с точки зрения подхода, она послужила Клаузиусу, чтобы показать, что У него были большие способности к математике и физике, и он заработал себе репутацию в научном сообществе. Немецкий.

• Вам может быть интересно: «Пять веков истории (и их характеристики)»

Первые научные исследования

Первые экспериментальные предприятия Рудольфа Клаузиуса начались в 1849 году с изучения законов, регулирующих отношения между давлением и температурой. Впоследствии будут посвящены изучению различных веществ и температуре их кипения, построению первых кривых кипения..

Его жизнь стала приобретать особое значение в области науки его страны с 1850 года, когда он получил место профессора физики в Королевской инженерной и артиллерийской школе в Берлине, где он оставался до 1855 года. В дополнение к этой должности, Рудольф Клаузиус также работал в Берлинском университете в качестве приват-доцента, профессора, который мог преподает в университете, но его гонорары оплачивались непосредственно его студентами, а не учреждение.

Изюминкой этого периода в жизни Рудольфа Клаузиуса была публикация в 1850 г. его самой важной работы: «О силах движения, вызванных жарой.".

• Статья по теме: «Герман фон Гельмгольц: биография этого немецкого врача и физика»

Развитие кинетической теории

В 1855 году Клаузиус покинул Германию и получил должность преподавателя в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе. Два года спустя сосредоточился на изучении в области кинетической теории, экспериментировал в это время с концепцией «длина свободного пробега частицы», термин, который относится к расстоянию между двумя встречами друг за другом молекул, составляющих газ. Этот вклад Клаузиуса был бы очень важен для области физики того времени.

Рудольф Клаузиус останется в Швейцарском федеральном технологическом институте на несколько лет, где будет вести уроки физики. Он сменил место в 1867 году, переехав в Вюрцбург, где он также работал учителем до 1869 года и получил членство в Лондонском королевском обществе в 1868 г., потому что его слава и его исследования были уже известны на европейском уровне. Он пойдет в Боннский университет, чтобы преподавать уроки физики, учреждение, в котором он проработает всю оставшуюся жизнь.

Точно работал в Бонне, когда в возрасте 50 лет разразилась франко-прусская война (1870–1871). Во время конфликта он организовал вместе с несколькими учениками добровольческий отряд скорой помощи.. В результате участия в войне Клаузиус получил травму ноги, которая доставляла ему большой дискомфорт на всю оставшуюся жизнь. Однако травма принесла ему признание в немецком обществе, и благодаря его героическим поступкам Рудольф Клаузиус получил Железный крест.

• Вам может быть интересно: "Нильс Бор: биография и вклад датского физика"

Последние годы и смерть

В последние годы своей жизни Рудольф Клаузиус посвятил себя детям и немного отложил исследования.. Кроме того, из-за военной раны, полученной во время войны, он не мог легко передвигаться, что заставляло его предпочитать оставаться в Бонне, а не путешествовать так много, как в юности. Тем не менее Клаузиус продолжал преподавать в Боннском университете до самой смерти.

Рудольф Клаузиус умер 24 августа 1888 года в Бонне, Германия, в возрасте 66 лет.. Его первая жена, Адельхайд Римпау, умерла в 1875 году, оставив его на попечение их шестерых детей, и Клаузиус женился повторно в 1886 году, на этот раз на Софи Стэк, от которой у него был сын.

Благодарности физику и математику.

В 1870 году Рудольф Клаузиус был награжден медалью Гюйгенса, а в 1879 году он получил медаль Копли., признание Лондонского королевского общества тем, кто внес важный вклад в области биологии или физики.

В 1878 году был назначен членом Шведской королевской академии наук а в 1882 году он был удостоен звания почетного доктора Вюрцбургского университета. В 1883 году он получил премию Понселе, присуждаемую Французской академией наук всем ученым, внесшим значительный вклад в науку в целом. Рудольф Клаузиус продолжал получать почести еще долгое время после своей смерти. В 1935 году кратер на Луне был назван в честь его фамилии: Кратер Клаузиуса.

Научный вклад Рудольфа Клаузиуса

Рудольф Клаузиус внес несколько вкладов в физику. Далее мы увидим, каковы наиболее примечательные аспекты его открытий и теорий.

Кинетическая теория газов

В 1857 г. он опубликовал первую полную теорию кинетической теории вещества.. Для этого он использовал статистическую механику, создав идеальную модель структуры газов. Применяя законы механики, Клаузиус вывел внешнее или макроскопическое поведение эти газы на основе гипотез о статистическом поведении молекул этих жидкости.

Он пришел к выводу, что, поскольку молекулярные столкновения происходят между движущимися и упругими молекулами, в каждый момент внутри газа будут молекулы, движущиеся во всех направлениях и со всеми возможными скоростями.. Полная энергия трансляции этих молекул дает меру калорийности газа, а их кинетическая энергия напрямую зависит от температуры газа.

Работа Клаузиуса по отдельным молекулам газов считается решающей для концепции кинетической теории газов. Кинетическая теория была первоначально разработана Джеймсом Максвеллом в 1859 году, но, как известно, основывалась на работах Рудольфа Клаузиуса.. Любопытно, что эта же теория подверглась критике со стороны Клаузиуса, что послужило Максвеллу для обновления его кинетической теории в 1867 году.

Еще одним вкладом Клаузиуса в эту область была разработка критерия, позволяющего различать атомы и молекулы. По его словам, молекулы газа представляют собой сложные тела, составные части которых движутся. Сегодня идея молекулы - это частица, состоящая из других атомов, что очень часто встречается в газы, такие как кислород, азот или водород, а также другие вещества, такие как вода или озон.

Второй закон термодинамики

Наряду с другими великими учеными своего времени Рудольф Клаузиус считается одним из отцов-основателей термодинамики.. Ему приписывают утверждение второго закона этих принципов, согласно которому тепло никогда не может перейти само по себе от более холодного тела к более теплому.

Этот принцип, также называемый принципом энтропии, концепция, которую он сам ввел и определил в 1865 году, подтверждает, что на практике метод ступенчатого процесса Нагрев одного тела с более высокой температурой, чем другого тела, имеющего более низкую температуру, не может осуществляться обратным образом без постоянных модификаций в окружающая обстановка.

Один из выводов из этого принципа состоит в том, что энергия, высвобождаемая при падении температуры от одного значения Ta до другого Tb, заключается в том, что она не полностью преобразуется в механическую энергию, а энергоэффективность этого преобразования не превышает 1 Тб / Та. Это решило одну из основных проблем физика своего времени, с учеными, теоретизирующими о том, возможно ли полностью преобразовать тепловую энергию в работу механик.