Рудольф Клаузіус: біографія та внесок цього німецького фізика і математика

Рудольф Клаузіус, який вважається одним із засновників термодинаміки, є одним із провідні діячі не тільки німецької фізики 19 ст., а й європейської науки про його століття.

Дуже кваліфікований як у фізиці, так і в математиці, він був прикладом для наслідування інших вчених, таких як шотландець Джеймс Максвелл, один із дослідників електромагнітної теорії.

Нижче ви знайдете a біографія Рудольфа Клаузіуса в якому ми побачимо, якими були його основні внески в галузі фізики.

• Пов'язана стаття: «10 галузей фізики та їх галузі знань»

Коротка біографія Рудольфа Клаузіуса

Рудольф Клаузіус був німецьким фізиком і математиком, відомим як один із засновників термодинаміки, який сформулював другий із законів, що складають ці принципи.. Він разом з іншими видатними діячами, такими як британські фізики Вільям Томсон, лорд Кельвін і Джеймс Джоуль, розробив ці закони. фізики, будучи французьким фізиком Ніколя Леонардом Саді Карно, якому приписують створення першого із законів термодинаміка.

Найактуальніші дослідження Рудольфа Клаузіуса стосувалися впливу тепла на різні рідини та матеріали, піднімаючи кінетичну теорію поведінки атомів і молекул.

Народження та ранні роки

Рудольф Юліус Еммануель Клаузіус народився 2 січня 1822 року в Кьосліні, Пруссія, нинішній Кошалін, Польща.. Його батько був протестантом і керував невеликою школою, куди навчався юний Рудольф Клаузіус під час його раннього становлення.

Пізніше він вступив до гімназії (німецької середньої школи) у місті Штеттін, нині Щецин у Польщі, де продовжить освіту.

Університетська освіта

У 1840 році вступив до Берлінського університету. Там він почав відвідувати уроки історії, але невдовзі змінив цей предмет на науку і мав вчителями фізика Георга Саймона Ома та математика Річарда Дедекінда.

Вивчаючи математику та фізику, Клаузіус виявив, що це були галузі знань, які їм було дано особливо добре, зробивши їх безумовно своєю професією, коли він закінчив навчання в Берліні в 1844.

Пізніше Клаузіус навчався в університеті Галле, отримавши там ступінь доктора фізики в 1847 році завдяки його роботам про оптичні ефекти, які виникають на планеті Земля як наслідок існування атмосфери. Хоча ця робота містила деякі помилки з точки зору підходу, вона допомогла Клаузію це показати Він мав великі здібності до математики та фізики, завдяки чому завоював репутацію серед наукової спільноти німецький.

• Вас може зацікавити: «5 віків історії (та їх характеристики)»

Перші наукові дослідження

Перші експериментальні підприємства Рудольфа Клаузіуса почалися в 1849 році з вивчення законів, що регулюють співвідношення між тиском і температурою. Згодом було б присвячено вивченню різних речовин і при якій температурі вони закипають, малюючи перші криві кипіння.

Його життя почне набувати особливого значення в науковій сфері його країни з 1850 року, коли він отримав місце професора фізики в Королівській інженерно-артилерійській школі в Берліні, де він залишався до 1855 року. Окрім цієї посади, Рудольф Клаузіус також працював у Берлінському університеті приват-доцентом, професором, який міг викладає в університеті, але його гонорар сплачували безпосередньо його студенти, а не студенти установа.

Родзинкою цього періоду в житті Рудольфа Клаузіуса було публікація в 1850 році його найважливішої роботи: «Про сили руху, викликані теплом».".

• Пов'язана стаття: «Герман фон Гельмгольц: біографія цього німецького лікаря і фізика»

Розвиток кінетичної теорії

У 1855 році Клаузіус покинув Німеччину і отримав посаду викладача у Швейцарському федеральному технологічному інституті в Цюріху. Через два роки зосереджений на вивченні в області кінетичної теорії, експериментував у цей час з концепцією «вільного середнього шляху частки», термін, який відноситься до відстані між двома зустрічами один за одним молекул, що утворюють газ. Цей внесок Клаузіуса був би дуже доречним у галузі фізики його часу.

Рудольф Клаузіус залишився на кілька років у Швейцарському федеральному технологічному інституті, де він викладав уроки фізики. У 1867 році він змінив місце, переїхавши до Вюрцбурга, де також працював учителем до 1869 року і отримавши Член Лондонського королівського товариства в 1868 році, тому що його слава та його дослідження були відомі вже на європейському рівні. Він піде до Боннського університету, щоб вести уроки фізики, заклад, де він буде працювати до кінця свого життя.

Саме працював у Бонні, коли у віці 50 років почалася франко-прусська війна (1870-1871). Під час конфлікту він разом із кількома своїми учнями організував добровольчий корпус швидкої допомоги. Внаслідок участі у війні Клаузіус отримав травму ноги, яка завдала йому великого дискомфорту на все життя. Однак поранення принесло йому визнання в німецькому суспільстві і завдяки його героїчному вчинку Рудольф Клаузіус отримав Залізний хрест.

• Вас може зацікавити: «Нільс Бор: біографія та внесок цього данського фізика»

Останні роки і смерть

Протягом останніх років життя Рудольф Клаузіус присвятив себе дітям і трохи відклав дослідження. Крім того, через військове поранення, отримане під час війни, він не міг легко пересуватися, тому вважав за краще залишитися в Бонні, а не подорожувати стільки, скільки він мав у молодості. Тим не менш, Клаузіус продовжував викладати в Боннському університеті до самої смерті.

Рудольф Клаузіус помер 24 серпня 1888 року в Бонні, Німеччина, у віці 66 років. Його перша дружина, Адельхайд Рімпау, померла в 1875 році, залишивши його на піклування про їхніх шести дітей, і Клаузіус одружився вдруге в 1886 році, цього разу на Софі Стек, від якої у нього народився син.

Подяка цьому фізику і математику

У 1870 році Рудольф Клаузіус був нагороджений медаллю Гюйгенса, а в 1879 році — медаллю Коплі., визнання Лондонського королівського товариства тим, хто зробив важливий внесок у галузі біології чи фізики.

У 1878 році був призначений членом Шведської королівської академії наук а в 1882 році він був удостоєний звання почесного доктора Вюрцбурзького університету. У 1883 році він отримав премію Понселе, яку присуджує Французька академія наук усім вченим, які зробили значний внесок у науку в цілому. Рудольф Клаузіус продовжував отримувати нагороди ще довго після своєї смерті. У 1935 році на його прізвище був названий кратер на Місяці: кратер Клаузіуса.

Науковий внесок Рудольфа Клаузіуса

Існує кілька внесків, які Рудольф Клаузіус зробив у фізику. Далі ми побачимо, які найбільш примітні аспекти його відкриттів і теорій.

Кінетична теорія газів

У 1857 році він опублікував першу повну теорію з кінетичної теорії матерії.. Для цього він використав статистичну механіку, встановивши ідеальну модель будови газів. Застосовуючи закони механіки, Клаузіус зробив висновок про зовнішню або макроскопічну поведінку ці гази засновані на гіпотезах про статистичну поведінку їх молекул рідини.

Він зробив висновок, що, оскільки молекулярні зіткнення відбуваються між молекулами, що рухаються і мають пружність, у кожен момент всередині газу будуть молекули, які рухатимуться в усіх напрямках і з усіма можливими швидкостями. Повна енергія трансляції цих молекул дає міру калорійності газу, а їхня кінетична енергія безпосередньо залежить від температури газу.

Роботи Клаузіуса над окремими молекулами газів вважаються вирішальними для концепції кінетичної теорії газів. Кінетична теорія була спочатку розроблена Джеймсом Максвеллом у 1859 році, але вона дуже відома на основі робіт Рудольфа Клаузіуса.. Цікаво, що цю саму теорію критикував Клаузіус, що допомогло Максвеллу оновити свою кінетичну теорію в 1867 році.

Інший внесок Клаузіуса в цій галузі полягав у розробці критерію для розрізнення атомів і молекул. За його словами, молекули газу являли собою складні тіла, складові частини яких рухаються. Сьогодні уявлення про молекулу — це частинка, що складається з інших атомів, щось дуже поширене гази, такі як кисень, азот або водень, а також інші речовини, такі як вода або озон.

Другий закон термодинаміки

Поряд з іншими великими вченими свого часу, Рудольф Клаузіус вважається одним із засновників термодинаміки.. Йому приписують пропозицію другого закону цих принципів, яка говорить, що тепло ніколи не може самостійно переходити від більш холодного тіла до більш теплого.

Цей принцип, також званий принципом ентропії, концепція, яку він сам ввів і визначив у 1865 році, підтверджує, що на практиці техніка крокового процесу Тепло тіла з вищою температурою, ніж інше, яке має нижчу температуру, не може здійснюватися зворотним шляхом без постійних змін у навколишнє середовище.

Одним із висновків з цього принципу є те енергія, що виділяється при зниженні температури від одного значення Ta до іншого Tb, полягає в тому, що вона не повністю перетворюється в механічну енергію, а енергетична ефективність цього перетворення становить не більше 1-Тб/Та. Це вирішило одну з головних проблем фізики свого часу, коли вчені теоретизували про те, чи можна повністю перетворити теплову енергію в роботу механік.