MacTutor

életrajz

Rudolf Clausius apja, Rev C E G Clausius, a királyi kormány Iskolaszékének tanácsosa volt. Egy kis magániskolát alapított, amelynek igazgatója lett, és az egyház lelkészeként lelkészként is szolgált. Rudolf egy nagy családban nőtt fel, apja fiainak hatodik volt. Részt vett apja iskolájában néhány évig, majd költözött egy gimnáziumot Stettin (most Szczecin, Lengyelország), ahol maradt, amíg ő fejezte be az iskolai 1840-ben. Egyik testvére, Robert Clausius ezt írta az iskolában: –

… mindenki, aki bensőséges volt vele, megtanulta megbecsülni megbízhatóságát és igazságát. … a legnagyobb bizalmat és bizalmat helyezték el benne. Az ítéletét … nagyra értékelték.

Clausius belépett a Berlini Egyetemen 1840-ben, bár ebben a szakaszban még mindig nem volt világos, hogy mely tantárgyakat fog folytatni. Egy ideig erősen vonzódott a történelem felé, de végül úgy döntött, hogy a matematikára és a fizikára koncentrál. Ez volt ezekben a témákban, hogy ő fejezte be diplomáját Húsvét az év 1844, majd töltött Próbaidő tanítási A Frederic-Werder Gimnázium. A gimnáziumban Clausius tanított a fejlett osztályok a matematika és a fizika.
1846-ban belépett Boeck királyi Szeminárium és benyújtotta disszertációját, a probléma a visszavert fény az égen, hogy Halle Egyetem 1847-ben. Megkapta a doktori fokozatot, megkülönböztetéssel, július 15-én 1848. Clausius e korai munkája az ég kék színének, a napkeltekor és napnyugtakor látható vörös színeknek és a fény polarizációjának magyarázatára irányult. Kiderült, hogy nem a helyes fizikán alapul, mert feltételezte, hogy a hatásokat a fény visszaverődése és törése okozza, nem pedig a fény szóródása, ahogy Thomson javasolta. Azonban ebben a munkában Clausius alkalmazott matematika sokkal mélyebben, mint bármelyik elődje, és ez egy jó példa arra, hogy a fizikai problémák meghajtó fejlődését matematika akkor is, ha a fizikai alapja nem megfelelő.
Clausius első papír a mechanikai elmélet hő tették közzé 1850-ben. Ez a leghíresebb munkája, és az alábbiakban tárgyaljuk annak tartalmát és jelentőségét. Fontosságát hamar felismerték, és meghívást kapott a poszt professzora a Royal Artillery and Engineering School Berlinben szeptember 25-én 1850. Ő is lett docens a Berlini Egyetemen, és tartotta alakuló előadás az egyetemen December 18-án.
augusztus 29-én 1855 Clausius nevezték ki az elnök a Matematikai Fizika A Polytechnikum A Z Enterprich, és ugyanabban az időben ő is kinevezték a University of Z Enterprises. Ez minden bizonnyal egy kiváló hely Clausius, hogy mozdítsa elő ötleteit körül más kiváló matematikusok és fizikusok. Most két irányba húzták, az egyik az, hogy a tudományosan kiváló Z ons-nél maradjon, a másik pedig térjen vissza Németországba, egy olyan országba, amelyet nagyon szeretett. 1858 – ban felajánlották neki a Karlsruhei Politechnikai állást, de elutasította. A következő évben, November 19-én feleségül vette Adelheid Rimpamot. 1862-ben ismét felajánlották neki a Brunswick-i Politechnikai állást, de a felesége szülővárosából érkező ajánlat ellenére elutasította, mivel négy évvel később Bécsből tett ajánlatot.

majd 1867-ben, amikor felajánlott egy professzori a University of W Incontinental elfogadta, kifejező mély sajnálatát, hogy elhagyja Z ons, de végül megállapította, hogy már nem tudott ellenállni a kívánságát, hogy visszatérjen szülőföldjére Németországban. Ő csak egy éve volt W Alternitrzburgban, amikor Münchenben állást ajánlottak neki. Visszautasította ezt az ajánlatot, de a következő évben, 1869-ben elfogadott egy ajánlatot egy széket a University of Bonn. Nem sokkal ezután azonban a politikai események nagy hatással voltak Clausius életére.
Bismarcknak sikerült létrehoznia egy észak – német Konföderációt, de kereste a módját, hogy ösztönözze a déli államokat a csatlakozásra. Franciaország úgy vélte, hogy könnyen legyőzhetik az új német Államokat, Bismarck pedig rájött, hogy a Franciaországgal folytatott háború lesz az az esemény, amelyre szüksége van az összes német állam összefogásához. Ügyesen megtervezett egy olyan helyzetet, amelyben provokálta a franciákat a háború megindítására, amelyet mindkét fél akart. Clausius német hazafi volt, és bár közel 50 éves volt, felajánlotta szolgálatait hazájának a kitört francia-porosz háborúban.
a német erők sokkal erősebbek voltak, mint azt a franciák elképzelték, és a francia hadsereg hamarosan visszavonulóban volt. Két döntő csata Vionville-ben és Gravelotte-ban biztosan nem volt döntő a németek számára, akik 20000 embert vesztettek Gravelotte-ban, szemben a franciák 13000 veszteségével. Amikor azonban a német hadsereg arra számított, hogy a franciák előrenyomulnak, és hazanyomják csekély előnyüket, ehelyett visszavonultak, és ez a németek taktikai győzelmévé vált. Clausius testvére, Robert ezt írta: –

égő hazafisága nem tette lehetővé, hogy tétlen maradjon otthon az 1870-71-es háború alatt. Vállalta egy mentőhadtest vezetését, amelyet Bonni diákokból alkotott. A vionville-I és Gravelotte-i nagy csatákban segített a sebesültek elszállításában és szenvedésük enyhítésében.

Clausius 1871-ben megkapta a Vaskeresztet a német hadjáratban nyújtott szolgálataiért. Azonban a harcok során megsebesült a lábán, és élete végéig súlyos fájdalmat és fogyatékosságot szenvedett. További tragédia történt 1875-ben, amikor felesége gyermekszülés közben meghalt. A gyermek, aki túlélte, volt a hatodik, de csak négy, két fiú és két lány, túlélte Clausius. Azonban halála után a felesége Clausius volt a felelőssége, hogy felnevelni a családját, és együtt a háborús sebet, azt jelentette, hogy kevés esélye volt a koncentrált tudományos munka. Testvére írta:-

ő volt a legjobb és legszeretőbb apák, teljes mértékben belépő örömeit gyermekei. Ő maga felügyelte gyermekei iskolai munkáját.

a sérült lábával kapcsolatos problémák leküzdése és az előadások könnyebb elérése érdekében orvosa azt tanácsolta neki, hogy vegyen részt a lovaglásban. Ezt Clausius tette, és 1878 – ban elkezdett lovagolni, hamarosan szakértő lovas lett. 1884-ben a Bonni Egyetem rektora lett, 1885-ben folytatta ezt a szerepet. Aztán 1886-ban újra megnősült. Második felesége az esseni Sophie Stack volt, Clausiusnak pedig még egy gyermeke, egy fia született második feleségével. Utolsó betegségéig folytatta a munkát; valójában, ahogy testvére elmesélte:-

még az utolsó betegágyán is vizsgálatot tartott.

Clausius elméleti fizikus volt, valójában fontos szerepet játszott az elméleti fizika mint tudományág megalapozásában. Mint már említettük, a leghíresebb papír volt, hogy a Kraft die bewegende Kraft der W Inconkrme adapterek olvasni a berlini akadémia február 18-án, 1850-ben megjelent Annalen der Physik ugyanabban az évben. Ez a tanulmány a modern termodinamika alapját jelenti. Ebben a cikkben: –

… Clausius először a termodinamika második törvényének alapgondolatát fogalmazta meg. Megmutatta, hogy a Carnot-ciklus esetében, amely két különböző hőmérsékletű hőtároló között továbbítja a hőt, és ugyanakkor a hőt munkává alakítja, az adott hőmennyiségből származó maximális munka kizárólag a hőtárolók hőmérsékletétől függ, nem pedig a munkaanyag jellegétől.

ahhoz, hogy megértsük a jelentőségét Clausius papír meg kell mondani néhány szót az elmélet a hő, amely létezett ebben az időben. Ez az elmélet, az úgynevezett kalóriaelmélet, két axiómán alapult, nevezetesen, hogy az univerzumban a hő konzerválódik, és hogy az anyagban lévő hő az anyag állapotának függvénye. Laplace, Poisson, Sadi Carnot és Clapeyron mind ezt a kalóriaelméletet alapul véve dolgozták ki a témát. Azonban az ő 1850 papír, Clausius világosan kimondja, hogy a feltételezések a kalória elmélet hamis, és ő ad két termodinamikai törvények helyett a helytelen feltételezéseket. Magyarázatot adott a szabad hő és a látens hő természetére.
a termodinamika első törvénye kimondja a hő és a munka egyenértékűségét: amikor a munkát hővel végzik, akkor azonos mennyiségű hő fogy el. Clausiusnak kísérleti bizonyítéka volt erre a törvényre, nem saját kísérleteiből, hanem Joule kísérleteiből. A termodinamika első törvényének elfogadása azonnal megmutatta, hogy a kalóriaelmélet mindkét axióma hamis. Clausius a szabad hőt a test részecskéinek kinetikus energiájaként értelmezte. A kinetikus energia növelésével végzett munka a hőmérséklet emelkedését eredményezné. A látens hő olyan hő volt, amelyet a molekulák közötti erők ellen végzett munka során elpusztítottak.

a Clausius által felállított alapegyenlet tehát dQ = dU + dW volt, ahol dQ A hő növekedése, dU a test energiájának változása,dW pedig a külső munka változása volt. Az U, a test energiájának bevezetése nagy jelentőséggel bírt, bár Clausius nem adott neki nevet. Az évek után a papír megjelent, Thomson úgynevezett U a belső energia. Ez az a munka teljes mennyisége, amelyet elméletileg ki lehet vonni egy anyagból. Meg kell jegyeznünk, hogy Thomson 1851-es cikkében azt írja (lásd például): –

… a helyes elvek első megalapozásának érdeme teljes egészében Clausiusnak köszönhető.

Gibbs írta (lásd például ): –

… Clausius emlékiratában … a termodinamika tudománya létrejött. … Az emlékirat megjelenése óta bármikor elmondható, hogy a tudomány alapjai biztonságosak voltak, definíciói világosak, határai pedig elkülönültek.

ez az 1850-es cikk a termodinamika második törvényének egy változatát tartalmazta, nevezetesen, hogy a hő hajlamos a forró testekről a hideg testekre áramlani. Azonban: –

… ez csak a kezdete volt Clausius hosszú részvételének a második törvény tanulmányozásában. A következő tizenöt évben volt, hogy tegye közzé további nyolc emlékiratot, amelyben megpróbálta, hogy a második törvény egy egyszerűbb, általánosabb és matematikai formában.

Clausius munkájában megismételte Sadi Carnot elvét a hőmotorok hatékonyságáról. Megjelenik a Clausius-Clapeyron egyenlet, amely kifejezi a nyomás és a hőmérséklet közötti kapcsolatot, amelyen az anyag két fázisa egyensúlyban van. Felismerte entrópia, mint a mennyiség, amely változatlan marad a változások során a térfogat és a hőmérséklet a Carnot-ciklus már a 1850-es papír, de nem nevezte ezt a fontos fogalom abban az időben. Még anélkül, hogy nevet adna a fogalomnak, Clausius egy 1854-es emlékiratában megfogalmazta a transzformációs egyenértékűség mértékének elméletének alapjait, amelyet később entrópiának nevezett. Egy papír, amely megjelent 1865-ben a koncepció neve egyértelműen meghatározott először.
1865-ös tanulmányában Clausius a termodinamika első és második törvényét a következő formában fogalmazta meg.

már utaltunk a Clausius által mutatott nagy hazafiságra. Ez bizonyos szempontból hátrányt jelentett számára a kutatási vizsgálatok során. Különböző vitákban vett részt. Az első vita volt Thomson felett eredményeként Joule, hogy ő idézte az egyik papírok. Clausius nagyon kritikus volt abban, hogy egy német állapította meg elsőként az eredményt, nem pedig az angol Joule.

a második vita Tait-Tal volt arról, hogy ki volt az első, aki a munka és a hő egyenértékűségét javasolta. Nem arról volt szó, hogy egyikük sem állította ezt magának, hanem Tait és Tyndall között vita folyt arról, hogy Joule vagy Julius von Mayer elsőbbséget élvez-e. Clausius egészen véletlenül belebotlott a vitába, amikor Tyndall megkérte, hogy küldje el neki von Mayer összes papírját. Clausius azonban 1868-ban cikket tett közzé, amelyben kijelentette, hogy von Mayer nemcsak elsőbbséget élvez, hanem a német nemzet is.
egy keserűbb vita között Tait és Clausius kezdődött 1872-ben, amikor Maxwell megjelent Theory of Heat. Clausius kijelentette, hogy a britek többet akarnak követelni, mint amennyit megérdemeltek a hőelméletért, amely Clausius szerint egyedül ő volt a felfedező. Hozzá kell tenni, hogy Maxwell több év alatt teljes mértékben elismerte Clausius hozzájárulását, ezért kevés oka volt a panaszra. A helyzet szomorúsága az volt, hogy Clausius hozzáállása befolyásolta saját eredményeit. Daub írja be :-

Clausius nagy öröksége a fizika kétségtelenül az ő ötlete visszafordíthatatlan növekedése entrópia, és még nem találunk utalást az érdeklődés Josiah Gibbs munkája kémiai egyensúly vagy Boltzmann nézeteit termodinamika és a valószínűség, mindkettő teljesen függ az ő ötlete. Furcsa, hogy ő maga nem mutatott hajlandóságot a visszafordíthatatlan entrópia molekuláris megértésére vagy az ötlet további alkalmazására; még furcsább, sőt tragikus, hogy nem fejezte ki aggodalmát kortársainak munkája iránt, akik éppen ezeket a feladatokat végezték.

egyes történészek azt állítják, hogy Clausius jobban felhasználta mások ötleteit, mint amennyit hajlandó volt beismerni. Például Kim írja: –

… célunk, hogy megértsük, mit tett Clausius ebben a hosszú törekvésben. Elmagyarázzuk, hogy a munkája hogyan követte azt a bizonyos irányt, amely eltéréseket, kiskapukat és még néhány zavart is tartalmazott, és amely olyan nagyon nehéz új fogalmakat vezetett be, mint a ‘kompenzálatlan átalakulás’, a ‘széttagolódás’ és az ‘entrópia’. Különös figyelmet fordítunk William Thomson ‘az energia disszipációjára való egyetemes hajlam’ gondolatára, mint az egész törekvés mögött meghúzódó lehetséges motivációs forrásra.

nem szabad azt a benyomást kelteni, hogy Clausius munkája nem volt kiemelkedő jelentőségű, mert minden bizonnyal volt. Nem szabad azt a benyomást kelteni, hogy csak a termodinamikán dolgozott, 1875 után az elektrodinamikai elméletre koncentrált. Ő adta elve energiamegmaradás elektrodinamika kapcsolatos erő törvény akció-at-a-távolság, amely ellentétben azzal, amit Coulomb, függött sebességek és gyorsulások. Clausius szándékosan hozott döntéseket az egyenletek felállításában, hogy azok: –

… a legegyszerűbb, ezért legvalószínűbb formában.

elmélete meglehetősen jó egyetértésben volt a legtöbb kísérleti eredménnyel, de abszolút sebességeken alapulva a föld nyugalmi töltését a Föld mozgása miatt erőnek vetette alá. Clausius válaszolt a kritikákra, de azt mondta, hogy abszolút sebessége a töltést körülvevő közeghez viszonyítva van. Az elmélet nehézségei ellenére fontos szerepet játszott az elektrodinamikai elmélet fejlesztésében.
Clausius számos kitüntetést kapott munkájáért. A lista hosszú, és csak néhányat említünk. 1868-ban a londoni Royal Society tagjává választották, 1879-ben Copley-érmet kapott. 1870-ben megkapta a Huygens-érmet, 1883-ban a Poncelet-díjat, 1882-ben pedig tiszteletbeli doktorátust kapott a W. A. R. R.-től.
FitzGerald, in, adja meg ezt a finom tisztelgés Clausius: –

ő volt a nemes példája a szellem, hogy szenteli magát, hogy közvetlenül javára az emberiség, és hogy nem vesztegeti az idejét kicsinyes kidolgozása szép problémák. A legmagasabb értelemben gyakorlati volt, munkája örök, és emlékezete addig él, amíg az emberiség tiszteli jótevőit.