Rudolf Clausius: biografi och bidrag från denna tyska fysiker och matematiker

Rudolf Clausius anses vara en av termodynamikens grundare och är en av de ledande gestalter inte bara inom 1800-talets tyska fysik, utan också inom europeisk vetenskap av hans århundrade.

Mycket skicklig i både fysik och matematik var han ett exempel som skulle följas av andra vetenskapsmän som skotten James Maxwell, en av forskarna inom elektromagnetisk teori.

Nedan hittar du en biografi om Rudolf Clausius där vi kommer att se vad som var hans huvudsakliga bidrag till fysikområdet.

• Relaterad artikel: "Fysikens 10 grenar och deras kunskapsområden"

Kort biografi om Rudolf Clausius

Rudolf Clausius var en tysk fysiker och matematiker känd för att vara en av grundarna av termodynamiken, som han som formulerade den andra av de lagar som utgör dessa principer. Han, tillsammans med andra berömda figurer som de brittiska fysikerna William Thomson, Lord Kelvin och James Joule, utvecklade dessa lagar. fysik, som är den franske fysikern Nicolas Léonard Sadi Carnot som är krediterad för att ha tagit upp den första av lagarna i termodynamik.

De mest relevanta studierna av Rudolf Clausius handlade om effekten av värme på olika vätskor och material, vilket lyfte den kinetiska teorin om beteendet hos atomer och molekyler.

Födelse och tidiga år

Rudolph Julius Emmanuel Clausius föddes den 2 januari 1822 i Köslin, Preussen, nuvarande Koszalin, Polen. Hans far var protestant och drev en liten skola där den unge Rudolf Clausius skulle gå under sina tidiga uppväxtår.

Senare kom han in på gymnasiet (tyska gymnasiet) i staden Stettin, nu Szczecin i Polen, där han skulle fortsätta sin utbildning.

universitets utbildning

1840 gick han in på universitetet i Berlin. Där började han gå historielektioner, men bytte snart det ämnet till naturvetenskap och hade som lärare fysikern Georg Simon Ohm och matematikern Richard Dedekind.

När han studerade matematik och fysik upptäckte Clausius att de var kunskapsgrenar som gavs till dem särskilt bra, vilket gjorde dem definitivt till hans yrke när han slutade studera i Berlin i 1844.

Senare Clausius studerade vid universitetet i Halle och doktorerade där i fysik 1847 tack vare hans arbete med de optiska effekterna som uppstår på planeten jorden som en konsekvens av atmosfärens existens. Även om detta arbete presenterade vissa fel i termer av tillvägagångssätt, tjänade det Clausius att visa det Han hade stora gåvor för matematik och fysik, vilket gjorde sig själv till ett rykte bland vetenskapssamfundet Tysk.

• Du kanske är intresserad av: "Historiens 5 åldrar (och deras egenskaper)"

Första vetenskapliga undersökningar

Rudolf Clausius första experimentella satsningar började 1849 med studiet av de lagar som styr förhållandet mellan tryck och temperatur. Senare skulle ägnas åt studier av olika ämnen och vid vilken temperatur de tar för att koka, rita de första kokkurvorna.

Hans liv skulle börja få särskild relevans inom det vetenskapliga området i hans land från 1850, då han fick en plats som professor i fysik vid Royal School of Engineering and Artillery i Berlin, där han skulle stanna till 1855. Utöver denna tjänst tjänstgjorde Rudolf Clausius även vid universitetet i Berlin som privatdozent, en professor som kunde undervisa vid universitetet men att hans avgifter betalades direkt av hans studenter snarare än av institution.

Höjdpunkten under denna period i Rudolf Clausius liv var publiceringen 1850 av vad som skulle bli hans viktigaste verk: "Om rörelsekrafterna orsakade av värme".

• Relaterad artikel: "Hermann von Helmholtz: biografi om denna tyska läkare och fysiker"

Utveckla den kinetiska teorin

1855 lämnade Clausius Tyskland och fick en lärartjänst vid det schweiziska federala tekniska institutet i Zürich. Två år senare fokuserade på att studera inom kinetisk teori, experimenterade vid denna tid med konceptet "den fria medelvägen för en partikel", en term som hänvisar till avståndet mellan två möten, efter varandra, av molekylerna som utgör en gas. Detta bidrag från Clausius skulle vara mycket relevant för hans tids fysikfält.

Rudolf Clausius skulle stanna kvar på Schweiziska federala tekniska högskolan i flera år, där han skulle undervisa i fysikklasser. Han skulle byta plats 1867, flytta till Würzburg, där han också skulle arbeta som lärare fram till 1869 och skaffa medlemskap i Royal Society of London 1868, eftersom hans berömmelse och hans forskning redan var kända på europeisk nivå. Han skulle gå till universitetet i Bonn för att undervisa i fysik, en institution där han skulle arbeta resten av sitt liv.

Just arbetat i Bonn när, vid 50 års ålder, det fransk-preussiska kriget bröt ut (1870-1871). Under konflikten organiserade han, tillsammans med flera av sina elever, en frivillig ambulanskår. Till följd av sitt engagemang i kriget drabbades Clausius av en benskada som orsakade honom stort obehag för resten av livet. Men skadan gav honom ett erkännande i det tyska samhället och tack vare hans heroiska agerande fick Rudolf Clausius järnkorset.

• Du kanske är intresserad av: "Niels Bohr: biografi och bidrag från denna danska fysiker"

Senaste åren och döden

Under sina sista levnadsår ägnade Rudolf Clausius sig åt sina barn och lade forskningen lite åt sidan. Dessutom, med krigssåret som han fick under kriget, kunde han inte röra sig lätt, vilket gjorde att han föredrar att stanna i Bonn i stället för att resa lika mycket som han hade i sin ungdom. Trots det fortsatte Clausius att undervisa vid universitetet i Bonn fram till sin död.

Rudolf clausius dog den 24 augusti 1888 i Bonn, Tyskland, vid 66 års ålder. Hans första fru, Adelheid Rimpau, hade dött 1875 och lämnat honom i vården av deras sex barn, och Clausius gifte om sig 1886, denna gång med Sophie Stack som han fick en son med.

Tack till denna fysiker och matematiker

År 1870 tilldelades Rudolf Clausius Huygens-medaljen och 1879 mottog han Copley-medaljen., ett erkännande som ges av Royal Society of London till dem som har gjort viktiga insatser inom biologi eller fysik.

År 1878 utnämndes till ledamot av Kungliga Vetenskapsakademien och 1882 tilldelades han en hedersdoktor vid universitetet i Würzburg. 1883 mottog han Poncelet-priset, som delas ut av den franska vetenskapsakademin till alla vetenskapsmän som har gjort betydande insatser för vetenskapen i allmänhet. Rudolf Clausius har fortsatt att ta emot utmärkelser långt efter sin död. 1935 döptes en krater på månen efter hans efternamn: Clausius krater.

Vetenskapliga bidrag av Rudolf Clausius

Det finns flera bidrag som Rudolf Clausius gjort till fysiken. Därefter kommer vi att se vad som är de mest anmärkningsvärda aspekterna av hans upptäckter och teorier.

Kinetisk teori om gaser

År 1857 publicerade han den första fullständiga teorin om materiens kinetiska teori.. För detta använde han statistisk mekanik och skapade en idealisk modell för strukturen av gaser. Genom att tillämpa mekanikens lagar härledde Clausius det yttre eller makroskopiska beteendet hos dessa gaser baserade på hypoteser om det statistiska beteendet hos dessas molekyler vätskor.

Han drog slutsatsen att eftersom molekylära kollisioner inträffar mellan molekyler i rörelse och med elasticitet, vid varje ögonblick kommer det att finnas molekyler inuti gasen som rör sig i alla riktningar och med alla möjliga hastigheter. Den totala energin för translation av dessa molekyler ger måttet på gasens kaloriinnehåll, och deras kinetiska energi beror direkt på gasens temperatur.

Clausius arbete med de enskilda molekylerna av gaser anses vara avgörande för uppfattningen av den kinetiska teorin om gaser. Den kinetiska teorin utvecklades ursprungligen av James Maxwell 1859, men baserades mycket notoriskt på Rudolf Clausius arbete.. Märkligt nog kritiserades samma teori av Clausius, något som tjänade Maxwell att uppdatera sin kinetiska teori 1867.

Ett annat av Clausius bidrag på detta område var att utveckla ett kriterium för att skilja mellan atomer och molekyler. Enligt honom var gasmolekyler komplexa kroppar, med beståndsdelar som rör sig. Idag är idén om en molekyl en partikel som består av andra atomer, något som är väldigt vanligt i gaser som syre, kväve eller väte och även andra ämnen som vatten eller ozon.

Termodynamikens andra lag

Tillsammans med andra stora vetenskapsmän på sin tid anses Rudolf Clausius vara en av termodynamikens grundare. Han är krediterad för förslaget i den andra lagen av dessa principer som säger att värme aldrig kan passera av sig själv från en kallare kropp till en varmare.

Denna princip, även kallad entropiprincipen, ett begrepp som han själv introducerade och definierade 1865, bekräftar att i praktiken stegprocesstekniken Värmen av en kropp vid en högre temperatur än en annan som har en lägre temperatur kan inte utföras på ett omvänt sätt utan permanenta modifieringar i miljö.

Ett av avdragen från denna princip är att energin som frigörs när temperaturen sjunker från ett Ta-värde till ett annat Tb är att den inte helt omvandlas till mekanisk energi, och energieffektiviteten för denna omvandling är högst 1-Tb/Ta. Detta löste ett av huvudproblemen hans tids fysik, med forskare som teoretiserade om huruvida det var möjligt att helt omvandla värmeenergi till arbete mekaniker.