Rudolf Clausius: biografija in prispevki tega nemškega fizika in matematika

Rudolf Clausius, ki velja za enega od ustanoviteljev termodinamike, je eden od vodilne osebnosti ne le nemške fizike 19. stoletja, ampak tudi evropske znanosti o njegovo stoletje.

Zelo spreten tako v fiziki kot matematiki, je bil zgled, ki so mu sledili drugi znanstveniki, kot je Škot James Maxwell, eden od učenjakov elektromagnetne teorije.

Spodaj boste našli a življenjepis Rudolfa Clausiusa v katerem bomo videli, kakšni so bili njegovi glavni prispevki na področju fizike.

• Povezani članek: "10 vej fizike in njihova področja znanja"

Kratka biografija Rudolfa Clausiusa

Rudolf Clausius je bil nemški fizik in matematik, znan po tem, da je bil eden od ustanoviteljev termodinamike, saj je oblikoval drugi zakon, ki sestavlja ta načela.. On je skupaj z drugimi slavnimi osebnostmi, kot so britanski fiziki William Thomson, Lord Kelvin in James Joule, razvil te zakone. fizike, francoski fizik Nicolas Léonard Sadi Carnot, ki je zaslužen za vzpostavitev prvega od zakonov termodinamika.

Najpomembnejše študije Rudolfa Clausiusa so se ukvarjale z vplivom toplote na različne tekočine in materiale ter dvignile kinetično teorijo o obnašanju atomov in molekul.

Rojstvo in zgodnja leta

Rudolph Julius Emmanuel Clausius se je rodil 2. januarja 1822 v Köslinu v Prusiji, današnjem Koszalinu na Poljskem.. Njegov oče je bil protestant in je vodil majhno šolo, v katero je obiskoval mladi Rudolf Clausius v zgodnjih letih oblikovanja.

Kasneje se je vpisal na gimnazijo (nemško gimnazijo) v mestu Stettin, zdaj Szczecin na Poljskem, kjer je nadaljeval šolanje.

Univerzitetno izobraževanje

Leta 1840 je vstopil na univerzo v Berlinu. Tam je začel obiskovati pouk zgodovine, a je to predmet kmalu spremenil v naravoslovje in imel za učitelja fizika Georga Simona Ohma in matematika Richarda Dedekinda.

Ob študiju matematike in fizike je Clausius odkril, da sta to veji znanja, ki so jima bili dani še posebej dobro, zaradi česar so zagotovo njegov poklic, ko je končal študij v Berlinu leta 1844.

Kasneje Clausius študiral na Univerzi v Halleju in tam leta 1847 doktoriral iz fizike zahvaljujoč njegovemu delu o optičnih učinkih, ki nastanejo na planetu Zemlja kot posledica obstoja atmosfere. Čeprav je to delo predstavljalo nekaj napak v pristopu, je Clausiusu služilo, da to pokaže Imel je velike nadarjenosti za matematiko in fiziko, zaradi česar si je pridobil ugled v znanstveni skupnosti nemški.

• Morda vas zanima: "5 obdobij zgodovine (in njihove značilnosti)"

Prve znanstvene raziskave

Prvi eksperimentalni podvigi Rudolfa Clausiusa so se začeli leta 1849 s preučevanjem zakonov, ki urejajo razmerja med tlakom in temperaturo. Pozneje bi bila namenjena preučevanju različnih snovi in ​​pri kateri temperaturi vrejo ter narisala prve krivulje vrelišča.

Njegovo življenje je začelo dobivati ​​poseben pomen na znanstvenem področju njegove države od leta 1850, ko je pridobil mesto profesorja fizike na Kraljevi šoli za inženirstvo in topništvo v Berlinu, kjer je ostal do leta 1855. Poleg tega položaja je Rudolf Clausius služil tudi na berlinski univerzi kot zasebni docent, profesor, ki je lahko poučuje na univerzi, vendar so njegove honorarje plačali neposredno študenti in ne študenti institucija.

Vrhunec tega obdobja v življenju Rudolfa Clausiusa je bil objava njegovega najpomembnejšega dela leta 1850: "O silah gibanja, ki jih povzroča toplota".

• Povezani članek: "Hermann von Helmholtz: biografija tega nemškega zdravnika in fizika"

Razvijanje kinetične teorije

Leta 1855 je Clausius zapustil Nemčijo in pridobil mesto učitelja na švicarskem zveznem inštitutu za tehnologijo v Zürichu. Dve leti kasneje osredotočen na študij na področju kinetične teorije, v tem času je eksperimentiral s konceptom "proste srednje poti delca", izraz, ki se nanaša na razdaljo med dvema srečanjema, eno za drugim, molekul, ki sestavljajo plin. Ta Clausiusov prispevek bi bil zelo pomemben za področje fizike njegovega časa.

Rudolf Clausius bi nekaj let ostal na švicarskem zveznem inštitutu za tehnologijo, kjer bi poučeval fiziko. Leta 1867 je zamenjal kraj, se preselil v Würzburg, kjer je do leta 1869 tudi deloval kot učitelj in pridobil leta 1868 postal član Kraljeve družbe v Londonu, saj sta bila njegova slava in njegove raziskave znane že na evropski ravni. Odšel je na univerzo v Bonnu, kjer bi poučeval fiziko, institucijo, kjer bi delal do konca življenja.

Ravno delo v Bonnu, ko je pri 50 letih izbruhnila francosko-pruska vojna (1870-1871). Med spopadom je skupaj z več svojimi študenti organiziral prostovoljno reševalno enoto. Zaradi svoje vpletenosti v vojno je Clausius utrpel poškodbo noge, ki mu je povzročala veliko nelagodje do konca življenja. Vendar mu je poškodba prinesla priznanje v nemški družbi in zaradi njegovega junaškega dejanja je Rudolf Clausius prejel železni križ.

• Morda vas zanima: "Niels Bohr: biografija in prispevki tega danskega fizika"

Zadnja leta in smrt

V zadnjih letih življenja se je Rudolf Clausius posvetil svojim otrokom in raziskave nekoliko pustil ob strani. Poleg tega se zaradi vojne rane, ki jo je dobil med vojno, ni mogel zlahka premikati, zaradi česar je raje ostal v Bonnu kot pa potoval toliko, kot je imel v mladosti. Kljub temu je Clausius do svoje smrti nadaljeval poučevanje na univerzi v Bonnu.

Rudolf Clausius umrl 24. avgusta 1888 v Bonnu v Nemčiji v starosti 66 let. Njegova prva žena, Adelheid Rimpau, je umrla leta 1875 in ga pustila v skrbi za njunih šest otrok, Clausius pa se je leta 1886 ponovno poročil, tokrat s Sophie Stack, s katero je imel sina.

Zahvala temu fiziku in matematiku

Leta 1870 je Rudolf Clausius prejel Huygensovo medaljo, leta 1879 pa Copleyjevo medaljo., priznanje, ki ga podeljuje Royal Society of London tistim, ki so pomembno prispevali na področju biologije ali fizike.

Leta 1878 je bil imenovan za člana Kraljeve švedske akademije znanosti in leta 1882 mu je univerza v Würzburgu podelila častni doktorat. Leta 1883 je prejel Ponceletovo nagrado, ki jo podeljuje Francoska akademija znanosti vsem znanstvenikom, ki so pomembno prispevali k znanosti nasploh. Rudolf Clausius je še naprej prejemal časti še dolgo po svoji smrti. Leta 1935 so po njegovem priimku poimenovali krater na Luni: krater Clausius.

Znanstveni prispevki Rudolfa Clausiusa

Obstaja več prispevkov, ki jih je Rudolf Clausius dal k fiziki. Nato bomo videli, kateri so najbolj izjemni vidiki njegovih odkritij in teorij.

Kinetična teorija plinov

Leta 1857 je objavil prvo popolno teorijo o kinetični teoriji snovi.. Za to je uporabil statistično mehaniko in vzpostavil idealen model za strukturo plinov. Z uporabo zakonov mehanike je Clausius sklepal o zunanjem ali makroskopskem obnašanju ti plini temeljijo na hipotezah o statističnem obnašanju njihovih molekul tekočine.

Ugotovil je, da ker do molekularnih trkov pride med gibljivimi in elastičnimi molekulami, v vsakem trenutku se bodo v plinu molekule premikale v vse smeri in z vsemi možnimi hitrostmi. Celotna energija translacije teh molekul daje mero kalorične vsebnosti plina, njihova kinetična energija pa je neposredno odvisna od temperature plina.

Clausiusovo delo na posameznih molekulah plinov velja za ključno za zasnovo kinetične teorije plinov. Kinetično teorijo je prvotno razvil James Maxwell leta 1859, vendar je zelo razvpita temeljila na delu Rudolfa Clausiusa.. Zanimivo je, da je to isto teorijo kritiziral Clausius, kar je Maxwellu pomagalo posodobiti svojo kinetično teorijo leta 1867.

Drug Clausiusov prispevek na tem področju je bil razviti merilo za razlikovanje med atomi in molekulami. Po njegovem mnenju so bile molekule plina zapletena telesa s sestavnimi deli, ki se premikajo. Danes je ideja o molekuli delec, sestavljen iz drugih atomov, nekaj zelo pogostega plini kot so kisik, dušik ali vodik in tudi druge snovi, kot so voda oz ozona.

Drugi zakon termodinamike

Skupaj z drugimi velikimi znanstveniki svojega časa velja Rudolf Clausius za enega od ustanoviteljev termodinamike.. Zaslužen je za predlog drugega zakona teh načel, ki pravi, da toplota nikoli ne more sama preiti iz hladnejšega telesa v toplejše.

To načelo, imenovano tudi načelo entropije, koncept, ki ga je sam uvedel in opredelil leta 1865, potrjuje, da v praksi tehnika korakov Toplote telesa z višjo temperaturo od drugega, ki je pri nižji temperaturi, ni mogoče izvajati inverzno brez trajnih sprememb v okolje.

Eden od odbitkov iz tega načela je ta energija, ki se sprosti, ko temperatura pade z ene vrednosti Ta na drugo Tb, je ta, da se ne pretvori v celoti v mehansko energijo, energetska učinkovitost te transformacije pa je največ 1-Tb / Ta. To je rešilo enega od glavnih problemov fizike svojega časa, pri čemer so znanstveniki teoretizirali o tem, ali je mogoče v celoti pretvoriti toplotno energijo v delo ali ne mehanik.