Rudolf Clausius: biografia a príspevky tohto nemeckého fyzika a matematika

Rudolf Clausius, považovaný za jedného zo zakladateľov termodynamiky, je jedným z nich vedúci predstavitelia nielen nemeckej fyziky 19. storočia, ale aj európskej vedy jeho storočie.

Veľmi zručný vo fyzike aj v matematike bol príkladom, ktorý mali nasledovať ďalší vedci, ako napríklad Škót James Maxwell, jeden z učencov elektromagnetickej teórie.

Nižšie nájdete a životopis Rudolfa Clausiusa v ktorom uvidíme, aké boli jeho hlavné prínosy v oblasti fyziky.

• Súvisiaci článok: "10 odvetví fyziky a ich oblastí vedomostí"

Krátka biografia Rudolfa Clausiusa

Rudolf Clausius bol nemecký fyzik a matematik známy ako jeden zo zakladateľov termodynamiky, ktorý sformuloval druhý zo zákonov tvoriacich tieto princípy.. On, spolu s ďalšími slávnymi osobnosťami, ako sú britskí fyzici William Thomson, Lord Kelvin a James Joule, vyvinul tieto zákony. fyziky, ktorým bol francúzsky fyzik Nicolas Léonard Sadi Carnot, ktorému sa pripisuje prvý zo zákonov termodynamika.

Najrelevantnejšie štúdie Rudolfa Clausiusa sa zaoberali účinkom tepla na rôzne tekutiny a materiály, čím zvýšili kinetickú teóriu o správaní atómov a molekúl.

Narodenie a rané roky

Rudolph Julius Emmanuel Clausius sa narodil 2. januára 1822 v Kösline, Prusko, dnešný Koszalin, Poľsko.. Jeho otec bol protestant a viedol malú školu, do ktorej chodil mladý Rudolf Clausius počas svojich prvých rokov formovania.

Neskôr vstúpil na gymnázium (nemecké gymnázium) v meste Stettin, teraz Štetín v Poľsku, kde pokračoval vo vzdelávaní.

Vysokoškolské vzdelanie

V roku 1840 vstúpil na Berlínsku univerzitu. Tam začal navštevovať hodiny histórie, ale čoskoro zmenil tento predmet na vedu a učiteľmi boli fyzik Georg Simon Ohm a matematik Richard Dedekind.

Štúdiom matematiky a fyziky Clausius zistil, že sú to odvetvia vedomostí, ktoré im boli dané obzvlášť dobre, čím sa definitívne stali jeho profesiou, keď skončil štúdium v ​​Berlíne v r 1844.

Neskôr Clausius študoval na univerzite v Halle, kde v roku 1847 získal doktorát z fyziky vďaka svojej práci o optických efektoch, ktoré sa vyskytujú na planéte Zem v dôsledku existencie atmosféry. Hoci táto práca obsahovala určité chyby z hľadiska prístupu, poslúžila Clausiusovi, aby to ukázal Mal veľké nadanie pre matematiku a fyziku, čím sa stal známym medzi vedeckou komunitou nemecký.

• Mohlo by vás zaujímať: "5 vekov histórie (a ich charakteristiky)"

Prvé vedecké výskumy

Prvé experimentálne aktivity Rudolfa Clausiusa sa začali v roku 1849 štúdiom zákonov upravujúcich vzťahy medzi tlakom a teplotou. Následne by sa venovala štúdiu rôznych látok a pri akej teplote varu, pričom sa vykresľujú prvé krivky varu.

Jeho život začal naberať mimoriadny význam vo vedeckej oblasti jeho krajiny od roku 1850, keď získal titul miesto profesora fyziky na Kráľovskej škole inžinierstva a delostrelectva v Berlíne, kde zostal až do roku 1855. Okrem tejto funkcie pôsobil Rudolf Clausius aj na univerzite v Berlíne ako privatdozent, profesor, ktorý mohol učiť na univerzite, ale že jeho poplatky platili priamo jeho študenti a nie inštitúcie.

Vrcholom tohto obdobia v živote Rudolfa Clausiusa bolo publikáciu v roku 1850, ktorá by bola jeho najdôležitejšou prácou: „O silách pohybu spôsobených teplom".

• Súvisiaci článok: "Hermann von Helmholtz: biografia tohto nemeckého lekára a fyzika"

Rozvíjanie kinetickej teórie

V roku 1855 Clausius opustil Nemecko a získal učiteľské miesto na Švajčiarskom federálnom technologickom inštitúte v Zürichu. O dva roky neskôr zameraný na štúdium v ​​oblasti kinetickej teórie, experimentoval v tomto období s konceptom „voľnej strednej dráhy častice“, termín, ktorý označuje vzdialenosť medzi dvoma stretnutiami molekúl, ktoré tvoria plyn, jeden po druhom. Tento Clausiusov príspevok by bol veľmi relevantný pre oblasť fyziky svojej doby.

Rudolf Clausius zostal niekoľko rokov na Švajčiarskom federálnom technologickom inštitúte, kde by vyučoval hodiny fyziky. V roku 1867 zmenil miesto, presťahoval sa do Würzburgu, kde do roku 1869 pôsobil aj ako učiteľ a získal členstvo v Kráľovskej spoločnosti v Londýne v roku 1868, pretože jeho sláva a výskum boli známe už aj na európskej úrovni. Išiel na univerzitu v Bonne učiť hodiny fyziky, do inštitúcie, kde by pracoval po zvyšok svojho života.

Práve pracoval v Bonne, keď vo veku 50 rokov vypukla francúzsko-pruská vojna (1870-1871). Počas konfliktu zorganizoval spolu s niekoľkými svojimi študentmi dobrovoľnícky sanitný zbor. Clausius v dôsledku svojej účasti vo vojne utrpel zranenie nohy, ktoré mu spôsobilo veľké nepohodlie do konca života. Zranenie mu však prinieslo uznanie v nemeckej spoločnosti a vďaka svojmu hrdinskému činu dostal Rudolf Clausius Železný kríž.

• Mohlo by vás zaujímať: "Niels Bohr: biografia a príspevky tohto dánskeho fyzika"

Posledné roky a smrť

Počas posledných rokov života sa Rudolf Clausius venoval svojim deťom a výskum odložil trochu bokom. Navyše, s vojnovými zraneniami, ktoré utrpel počas vojny, sa nemohol ľahko pohybovať, takže radšej zostal v Bonne, než aby cestoval toľko, koľko mal v mladosti. Napriek tomu Clausius pokračoval vo výučbe na univerzite v Bonne až do svojej smrti.

Rudolf clausius zomrel 24. augusta 1888 v nemeckom Bonne vo veku 66 rokov. Jeho prvá manželka Adelheid Rimpau zomrela v roku 1875 a nechala ho v starostlivosti o ich šesť detí a Clausius sa v roku 1886 znovu oženil, tentoraz so Sophie Stack, s ktorou mal syna.

Poďakovanie tomuto fyzikovi a matematikovi

V roku 1870 získal Rudolf Clausius Huygensovu medailu a v roku 1879 Copleyovu medailu., uznanie udelené Kráľovskou spoločnosťou v Londýne tým, ktorí významne prispeli v oblasti biológie alebo fyziky.

V roku 1878 bol vymenovaný za člena Kráľovskej švédskej akadémie vied a v roku 1882 mu udelila univerzita vo Würzburgu čestný doktorát. V roku 1883 získal Ponceletovu cenu, ktorú udeľuje Francúzska akadémia vied všetkým vedcom, ktorí významne prispeli k vede vo všeobecnosti. Rudolf Clausius dostával vyznamenania aj dlho po svojej smrti. V roku 1935 bol po jeho priezvisku pomenovaný kráter na Mesiaci: Clausiusov kráter.

Vedecké príspevky Rudolfa Clausiusa

Existuje niekoľko príspevkov, ktoré Rudolf Clausius prispel k fyzike. Ďalej uvidíme, aké sú najpozoruhodnejšie aspekty jeho objavov a teórií.

Kinetická teória plynov

V roku 1857 publikoval prvú úplnú teóriu o kinetickej teórii hmoty.. Na tento účel použil štatistickú mechaniku a vytvoril ideálny model pre štruktúru plynov. Aplikovaním zákonov mechaniky Clausius odvodil vonkajšie alebo makroskopické správanie tieto plyny na základe hypotéz o štatistickom správaní ich molekúl tekutiny.

Z toho vyvodil, že keďže dochádza k molekulárnym zrážkam medzi molekulami v pohybe a s elasticitou, v každom okamihu budú molekuly vo vnútri plynu pohybujúce sa všetkými smermi a všetkými možnými rýchlosťami. Celková energia translácie týchto molekúl udáva mieru kalorického obsahu plynu a ich kinetická energia priamo závisí od teploty plynu.

Clausiusove práce o jednotlivých molekulách plynov sa považujú za kľúčové pre koncepciu kinetickej teórie plynov. Kinetická teória bola pôvodne vyvinutá Jamesom Maxwellom v roku 1859, ale veľmi notoricky založená na práci Rudolfa Clausiusa.. Je zvláštne, že túto teóriu kritizoval Clausius, čo Maxwellovi poslúžilo na aktualizáciu jeho kinetickej teórie v roku 1867.

Ďalším Clausiovým príspevkom v tejto oblasti bolo vyvinúť kritérium na rozlíšenie medzi atómami a molekulami. Molekuly plynu boli podľa neho zložité telesá s pohyblivými časťami. Dnes je myšlienka molekuly častica zložená z iných atómov, čo je veľmi bežné plyny ako kyslík, dusík či vodík a tiež ďalšie látky ako voda resp ozón.

Druhý zákon termodynamiky

Spolu s ďalšími veľkými vedcami svojej doby je Rudolf Clausius považovaný za jedného zo zakladateľov termodynamiky. Pripisuje sa mu návrh druhého zákona týchto princípov, ktorý hovorí, že teplo nikdy nemôže prejsť samo od seba z chladnejšieho telesa do teplejšieho.

Tento princíp, nazývaný aj princíp entropie, pojem, ktorý sám zaviedol a definoval v roku 1865, potvrdzuje, že v praxi technika krokového procesu Teplo telesa s vyššou teplotou ako iného telesa s nižšou teplotou nemožno vykonať inverzným spôsobom bez trvalých zmien v životné prostredie.

Jednou z dedukcií z tohto princípu je, že energia uvoľnená pri poklese teploty z jednej hodnoty Ta na inú Tb je taká, že sa úplne nepremení na mechanickú energiua energetická účinnosť tejto transformácie je najviac 1-Tb / Ta. Tým sa vyriešil jeden z hlavných problémov fyziky svojej doby, pričom vedci teoretizovali o tom, či je alebo nie je možné úplne premeniť tepelnú energiu na prácu mechanik.