Рудолф Клаузијус: биографија и доприноси овог немачког физичара и математичара

Сматран једним од оснивача термодинамике, Рудолф Клаузијус је један од водеће личности не само немачке физике 19. века, већ и европске науке о његовог века.

Веома вешт и у физици и у математици, био је пример који су следили други научници као што је Шкот Џејмс Максвел, један од научника електромагнетне теорије.

Испод ћете наћи а биографија Рудолфа Клаузија у коме ћемо видети који су били његови главни доприноси на пољу физике.

• Повезани чланак: "10 грана физике и њихове области знања"

Кратка биографија Рудолфа Клаузија

Рудолф Клаузијус је био немачки физичар и математичар познат по томе што је био један од оснивача термодинамике, који је формулисао други од закона који чине ове принципе.. Он је, заједно са другим славним личностима као што су британски физичари Вилијам Томсон, Лорд Келвин и Џејмс Џоул, развио ове законе. физике, будући да је француски физичар Ницолас Леонард Сади Царнот коме се приписује да је покренуо први од закона термодинамика.

Најрелевантније студије Рудолфа Клаузиуса бавиле су се утицајем топлоте на различите флуиде и материјале, подижући кинетичку теорију о понашању атома и молекула.

Рођење и ране године

Рудолф Јулије Емануел Клаузијус рођен је 2. јануара 1822. у Кослину, Пруска, данашњи Кошалин, Пољска. Његов отац је био протестант и водио је малу школу у коју је похађао млади Рудолф Клаузијус током својих раних година формирања.

Касније је уписао гимназију (немачку гимназију) у граду Штетин, сада Шћећин у Пољској, где ће наставити школовање.

високо образовање

Године 1840. уписао је Универзитет у Берлину. Тамо је почео да похађа часове историје, али је убрзо тај предмет променио у науку и за наставнике је имао физичара Георга Симона Ома и математичара Ричарда Дедекинда.

Проучавајући математику и физику, Клаузијус је открио да су то гране знања које су им дате посебно добро, што их је дефинитивно учинило његовом професијом када је завршио студије у Берлину године 1844.

Касније Клаузије студирао је на Универзитету у Халеу, где је докторирао физику 1847 захваљујући његовом раду на оптичким ефектима који настају на планети Земљи као последица постојања атмосфере. Иако је овај рад представљао неке грешке у приступу, послужио је Клаузијусу да то покаже Имао је велики дар за математику и физику, чиме је стекао репутацију у научној заједници Немачки.

• Можда ће вас занимати: „5 доба историје (и њихове карактеристике)“

Прва научна истраживања

Први експериментални подухвати Рудолфа Клаузиуса почели су 1849. године проучавањем закона који регулишу односе између притиска и температуре. Након тога био би посвећен проучавању различитих супстанци и на којој температури оне прокључају, цртајући прве криве кључања.

Његов живот ће почети да добија посебну важност у научној области његове земље од 1850. године, када је стекао место професора физике на Краљевској школи за инжењерство и артиљерију у Берлину, где ће остати до 1855. године. Поред ове функције, Рудолф Клаузијус је радио и на Универзитету у Берлину као приватни доцент, професор који је могао предаје на универзитету, али да су његове накнаде плаћали директно његови студенти, а не сами институција.

Врхунац овог периода у животу Рудолфа Клаузија био је објављивање 1850. његовог најважнијег дела: „О силама кретања изазваним топлотом".

• Повезани чланак: „Херман фон Хелмхолц: биографија овог немачког лекара и физичара“

Развијање кинетичке теорије

Клаузијус је 1855. напустио Немачку и добио место професора на Швајцарском савезном технолошком институту у Цириху. Две године касније фокусиран на проучавање у области кинетичке теорије, експериментисао у овом тренутку са концептом "слободне средње путање честице", израз који се односи на растојање између два сусрета, један за другим, молекула који чине гас. Овај Клаузијусов допринос био би веома релевантан за област физике његовог времена.

Рудолф Клаузијус би неколико година остао на Швајцарском савезном технолошком институту, где би предавао часове физике. Замениће место 1867, преселивши се у Вирцбург, где ће такође радити као учитељ до 1869 и стећи Чланство у Краљевском друштву у Лондону 1868, јер су његова слава и његова истраживања већ били познати на европском нивоу. Отишао би на Универзитет у Бону да предаје часове физике, институцију у којој ће радити до краја живота.

Управо радећи у Бону када је у 50. години избио Француско-пруски рат (1870-1871). Током сукоба организовао је, заједно са неколико својих ученика, добровољачки корпус хитне помоћи. Услед учешћа у рату, Клаузијус је задобио повреду ноге, која му је до краја живота изазвала велику нелагоду. Међутим, повреда му је донела признање у немачком друштву и захваљујући својој херојској акцији Рудолф Клаузијус је добио Гвоздени крст.

• Можда ће вас занимати: "Нилс Бор: биографија и доприноси овог данског физичара"

Последње године и смрт

Током последњих година живота Рудолф Клаузијус се посветио својој деци и мало је оставио истраживање по страни. Штавише, са ратном раном задобијеном током рата, није се могао лако кретати, због чега је више волео да остане у Бону него да путује онолико колико је имао у младости. Ипак, Клаузије је наставио да предаје на Универзитету у Бону до своје смрти.

Рудолф Цлаусиус преминуо 24. августа 1888. године у Бону у Немачкој у 66. години. Његова прва жена, Аделхајд Римпау, умрла је 1875. године, остављајући га на бригу о њихово шесторо деце, а Клаузијус се поново оженио 1886. године, овог пута за Софи Стек са којом је добио сина.

Признања овом физичару и математичару

Године 1870. Рудолф Клаузијус је одликован Хајгенсовом медаљом, а 1879. добио је Коплијеву медаљу, признање које даје Краљевско друштво Лондона онима који су дали значајан допринос у области биологије или физике.

Године 1878 године именован је за члана Шведске краљевске академије наука а 1882. године добио је почасни докторат Универзитета у Вирцбургу. Године 1883. добио је награду Понцелет, коју додељује Француска академија наука свим научницима који су дали значајан допринос науци уопште. Рудолф Цлаусиус је наставио да прима почасти дуго након своје смрти. Године 1935. кратер на Месецу је добио име по његовом презимену: Кратер Клаузије.

Научни доприноси Рудолфа Клаузија

Постоји неколико доприноса које је Рудолф Цлаусиус дао физици. Затим ћемо видети који су најистакнутији аспекти његових открића и теорија.

Кинетичка теорија гасова

1857. објавио је прву комплетну теорију о кинетичкој теорији материје.. За то је користио статистичку механику, успостављајући идеалан модел за структуру гасова. Примењујући законе механике, Клаузијус је закључио спољашње или макроскопско понашање ови гасови засновани на хипотезама о статистичком понашању молекула ових течности.

Он је закључио да, пошто се молекуларни судари дешавају између молекула у покрету и са еластичности, у сваком тренутку ће се унутар гаса налазити молекули који се крећу у свим правцима и свим могућим брзинама. Укупна енергија транслације ових молекула даје меру калоријског садржаја гаса, а њихова кинетичка енергија директно зависи од температуре гаса.

Клаузијусов рад на појединачним молекулима гасова сматра се кључним за концепцију кинетичке теорије гасова. Кинетичку теорију је првобитно развио Џејмс Максвел 1859. године, али је заснована на веома озлоглашеном делу Рудолфа Клаузиуса.. Занимљиво је да је ову исту теорију критиковао Клаузијус, нешто што је послужило Максвелу да ажурира своју кинетичку теорију 1867.

Још један Клаузијусов допринос у овој области био је развој критеријума за разликовање атома и молекула. Према његовим речима, молекули гаса су била сложена тела, са саставним деловима који се крећу. Данас је идеја о молекулу честица састављена од других атома, нешто што је врло уобичајено гасови као што су кисеоник, азот или водоник и такође друге супстанце као што су вода или озона.

Други закон термодинамике

Заједно са другим великим научницима свог времена, Рудолф Клаузијус се сматра једним од оснивача термодинамике. Он је заслужан за предлог другог закона ових принципа који каже да топлота никада не може сама да пређе са хладнијег тела на топлије.

Овај принцип, такође назван принцип ентропије, концепт који је он сам увео и дефинисао 1865. године, потврђује да у пракси техника корака процеса Топлота тела на вишој температури од другог које је на нижој не може се извести на инверзан начин без трајних модификација у Животна средина.

Један од закључака из овог принципа је да енергија која се ослобађа када температура падне са једне вредности Та на другу Тб је да се не трансформише у потпуности у механичку енергију, а енергетска ефикасност ове трансформације је највише 1-Тб / Та. Ово је решило један од главних проблема физике свог времена, са научницима који су теоретизирали о томе да ли је било могуће у потпуности претворити топлотну енергију у рад механичар.