- Biografie
- Principes van thermodynamica
- Onderwijs en kinetische theorie
- Oorlogsparticipatie
- Erkenningen
- Dood
- Bijdragen
- Thermodynamica Foundation
- Bijdrage aan de kinetische theorie van gassen
- Tweede wet van de thermodynamica
- Clausius 'wiskundige methode
- Mechanische theorie van warmte
- Referenties
Rudolf Clausius (1822-1888) was een Duitse natuurkundige en wiskundige die de tweede wet van de thermodynamica formuleerde en door velen wordt beschouwd als een van de grondleggers van de thermodynamica. Samen met hem ontwikkelden personages als William Thomson en James Jule op een belangrijke manier deze tak van wetenschap waarvan de basis wordt toegeschreven aan de Franse Sadi Carnot.
Clausius 'werk had een sterke invloed op de ontwikkeling van theorieën die door andere belangrijke natuurkundigen werden voorgesteld. Een voorbeeld is het geval van de theorieën van James Maxwell, die openlijk de invloed van Clausius in zijn eigen werk erkende.
Rudolf Clausius, 1822-1888
De belangrijkste bijdragen van Rudolf Clausius waren gerelateerd aan de resultaten van zijn onderzoek naar het effect van warmte op verschillende vloeistoffen en materialen.
Biografie
Rudolf Clausius werd geboren op 2 januari 1822 in Köslin, in Pommeren, Duitsland. Rudolfs vader belijdt het protestantse geloof en had een school; Het was daar dat deze wetenschapper zijn eerste training kreeg.
Vervolgens ging hij naar het stadsgymnasium van Stettin (in het Duits geschreven als Szczecin) en zette daar een deel van zijn opleiding voort.
In 1840 ging hij naar de universiteit van Berlijn, waar hij vier jaar later, in 1844, afstudeerde. Daar studeerde hij natuurkunde en wiskunde, twee disciplines waarvoor Clausius van jongs af aan behoorlijk bekwaam bleek te zijn.
Na deze academische ervaring ging Clausius naar de Universiteit van Halle, waar hij in 1847 promoveerde op een onderzoek naar de optische effecten die op planeet Aarde worden gegenereerd als gevolg van het bestaan van de atmosfeer.
Uit dit werk, dat enkele tekortkomingen vertoonde in termen van aanpak, werd het duidelijk dat Rudolf Clausius duidelijke gaven had voor wiskunde, en dat zijn capaciteiten perfect beantwoordden aan het gebied van de theoretische fysica.
Principes van thermodynamica
Na het behalen van zijn doctoraat in 1850 verkreeg Clausius een positie als professor in de natuurkunde aan de Royal School of Engineering and Artillery in Berlijn; daar was hij tot 1855.
Naast deze functie werkte Clausius ook aan de Universiteit van Berlijn als privédocent, een professor die wel les kon geven aan studenten, maar wiens honorarium niet door de universiteit werd toegekend, maar de studenten zelf waren degenen die voor deze lessen betaalden.
1850 was ook het jaar waarin Rudolf Clausius uw belangrijkste werk publiceerde: On the Forces of Motion Caused by Heat.
Onderwijs en kinetische theorie
In 1855 veranderde Clausius van toneel en verkreeg hij een docentschap aan het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie, gevestigd in Zürich.
In 1857 legde hij zich toe op het bestuderen van de kinetische theorie; Het was in die tijd dat hij begon te experimenteren met het concept van 'het vrije gemiddelde pad van een deeltje'.
Deze term verwijst naar de afstand tussen twee ontmoetingen, de een na de ander, van de moleculen waaruit een gas bestaat. Deze bijdrage was ook erg relevant voor de natuurkunde.
Drie jaar later trouwde Clausius met Adelheid Rimpham, met wie hij zes kinderen kreeg, maar stierf in 1875 bij de geboorte van de laatste twee kinderen van het echtpaar.
Clausius was een aantal jaren aan het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie, tot 1867, en wijdde zich daar aan het doceren van natuurkunde. In datzelfde jaar verhuisde hij naar Würzburg, waar hij ook als leraar werkte.
In 1868 werd hij lid van de Royal Society of London. Hij gaf les in Würzburg tot 1869, het jaar waarin hij natuurkunde doceerde aan de universiteit van Bonn, in Duitsland. Aan deze universiteit gaf hij les tot het einde van zijn leven.
Oorlogsparticipatie
In de context van de Frans-Duitse oorlog was Clausius ongeveer 50 jaar oud. Op dat moment organiseerde hij een aantal van zijn studenten in een vrijwilligersambulancekorps dat diende in het conflict, dat plaatsvond tussen 1870 en 1871.
Als gevolg van deze heroïsche actie ontving Clausius het IJzeren Kruis, dankzij de dienst die hij bewezen had aan de Duitse marine.
Als gevolg van deze deelname kreeg Clausius een oorlogswond in zijn been, wat hem later ongemak bezorgde dat tot het einde van zijn leven aanwezig was.
Erkenningen
In 1870 ontving Rudolf Clausius de Huygens-medaille en in 1879 ontving hij de Copley-medaille, een onderscheiding die door de Royal Society of London werd uitgereikt aan degenen die relevante bijdragen hebben geleverd op het gebied van biologie of fysica.
In 1878 werd hij lid van de Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen en in 1882 ontving hij een eredoctoraat van de Universiteit van Wüzburg.
In 1883 ontving hij de Poncelet-prijs, een onderscheiding die door de Franse Academie van Wetenschappen wordt toegekend aan al die wetenschappers die een belangrijke bijdrage hebben geleverd op het gebied van wetenschap in het algemeen.
Ten slotte is een van de meest gedenkwaardige erkenningen aan deze Duitse wetenschapper dat een krater op de maan naar hem is vernoemd: de Clausius-krater.
Dood
Rudolf Clasius stierf op 24 augustus 1888 in Bonn, in zijn geboorteland Duitsland. Twee jaar eerder, in 1886, trouwde hij met Sophie Stack.
In de laatste jaren van zijn leven legde hij onderzoek een beetje opzij om zich aan zijn kinderen te wijden; Bovendien had hij tijdens zijn deelname aan de oorlog een beenblessure opgelopen, waardoor hij zich niet zo gemakkelijk kon bewegen als in andere tijden.
Zijn onderzoeksgebied in die tijd, de elektrodynamische theorie, kwam door al deze context op de achtergrond. Desondanks bleef Clausius tot aan zijn dood lesgeven op universitair niveau.
Een voordeel dat hij had, was dat hij tijdens zijn leven kon genieten van de goedkeuring van de belangrijkste wetenschappers van die tijd; William Thomson, James Maxwell en Josiah Gibbs, en vele anderen.
Deze illustere wetenschappers en de wetenschappelijke gemeenschap in het algemeen erkenden hem destijds als de man die de thermodynamica heeft gesticht. Zelfs vandaag de dag wordt deze ontdekking erkend als de belangrijkste en meest gedenkwaardige.
Bijdragen
Thermodynamica Foundation
Beschouwd als een van de grondleggers van de thermodynamica, leverde Clausius een belangrijke basis voor de ontwikkeling van zijn fundamentele proposities.
Enkele belangrijke figuren in de natuurkunde beweerden dat het het werk van Clausius was dat de basis van de thermodynamica verzekerde met duidelijke definities en gedefinieerde grenzen.
Clausius 'aandacht was gericht op de aard van moleculaire verschijnselen. Uit de studie van deze verschijnselen kwamen de stellingen voort die hij zelf formuleerde over de wetten van de thermodynamica.
Bijdrage aan de kinetische theorie van gassen
Clausius 'werk aan de individuele moleculen van gassen was doorslaggevend voor de ontwikkeling van de kinetische theorie van gassen.
Deze theorie is ontwikkeld door James Maxwell in 1859 op basis van het werk van Clausius. Het werd aanvankelijk bekritiseerd door Clausius en op basis van deze kritiek maakte Maxwell in 1867 een update van zijn theorie.
Clausius 'belangrijkste bijdrage op dit gebied was de ontwikkeling van een criterium om atomen en moleculen te onderscheiden, waaruit bleek dat gasmoleculen complexe lichamen waren met samenstellende delen die bewegen.
Tweede wet van de thermodynamica
Clausius was degene die de term "entropie" in de thermodynamica introduceerde en dit concept gebruikte om processen te bestuderen, zowel omkeerbaar als onomkeerbaar, in dit kennisgebied.
Clausius stond toe dat het concept van entropie werd gerelateerd aan het concept van energiedissipatie als "Siamees" concepten vanwege hun nauwe verwantschap.
Dit markeerde een substantieel verschil met vergelijkbare concepten die probeerden dezelfde verschijnselen te beschrijven.
Het concept van entropie, zoals Clausius het voorstelde, was in zijn tijd niet meer dan een hypothese. Uiteindelijk bleek Clausius gelijk te hebben.
Clausius 'wiskundige methode
Een van Clausius 'bijdragen aan de wetenschap was de ontwikkeling van een wiskundige methode die een unieke rol speelde in de thermodynamica. Deze methode was nuttig bij de toepassing ervan op de mechanische warmtetheorie.
Deze bijdrage van Clausius wordt vaak over het hoofd gezien, vooral vanwege de verwarrende manier waarop de auteur het presenteerde.
Veel auteurs zijn echter van mening dat deze verwarring bij natuurkundigen veel voorkwam en dat er geen reden is om het terzijde te schuiven.
Mechanische theorie van warmte
Clausius ontwikkelde wat de mechanische warmtetheorie werd genoemd. Dit was een van zijn belangrijkste bijdragen aan de thermodynamica.
De basis van deze theorie beschouwde warmte als een vorm van beweging.
Dit maakte het mogelijk om te begrijpen dat de hoeveelheid warmte die nodig is om het volume van een gas te verwarmen en uit te zetten, afhangt van de manier waarop de temperatuur en het volume tijdens het proces veranderen.
Referenties
- Daub E. Entropie en dissipatie. Historische studies in de natuurwetenschappen. 1970; 2 (1970): 321-354.
- Ketabgian T. (2017). The Energy of Belief: The Unseen Universe Spirit of Thermodynamics. In Strange Science (pp. 254–278).
- Klein M. Gibbs over Clausius. Historische studies in de natuurwetenschappen. 1969; 1 (1969): 127-149.
- Wetenschappen AA Rudolf Julius Emanuel Clausius. Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences. 1889; 24: 458-465.
- Wolfe E. Clausius en Maxwell's Kinetic Theory of Gases. Historische studies in de natuurwetenschappen. 1970; 2: 299-319.
- Yagi E. Clausius's wiskundige methode en de mechanische warmtetheorie. Historische studies in de natuurwetenschappen. 1984; 15 (1): 177-195.