MacTutor

Biografi

Rudolf Clausius ‘ far, Pastor C. E. Clausius, var Rådgiver for Den Kongelige Regjeringens Skolestyre. Han grunnla en liten privat skole, ble Dens Rektor, og som prest i kirken tjente han også som pastor. Rudolf ble tatt opp i en stor familie, som var den sjette av sin fars sønner. Han gikk på sin fars skole i noen år og flyttet deretter Til Et Gymnasium I Stettin (Nå Szczecin, Polen) hvor han ble til han hadde fullført sin skolegang i 1840. En av hans brødre, Robert Clausius, skrev det på skolen: –

… alle intime med ham lærte å verdsette sin pålitelighet og sannferdighet. … den største tillit og tillit ble plassert i ham. Hans dom … var hoyt verdsatt.

Clausius gikk Inn På Universitetet I Berlin i 1840, men på dette stadiet var Han fortsatt ikke klart hvilke fag han ville forfølge. For en stund ble han sterkt tiltrukket av historien, men til slutt bestemte han seg for å konsentrere seg om matematikk og fysikk. Det var i disse fagene at han fullførte sin grad Ved Påsken I år 1844 og deretter tilbrakte et prøvetid år undervisning Ved Frederic-Werder Gymnasium. På Gymnasiet lærte Clausius de avanserte klassene i matematikk og fysikk.
i 1846 gikk han Inn I Boecks Kongelige Seminar og sendte sin avhandling om problemet med reflektert lys på himmelen til Halle Universitet i 1847. Han fikk sin doktorgrad, med utmerkelse, den 15. juli 1848. Dette tidlige arbeidet Av Clausius var rettet mot å forklare den blå fargen på himmelen, de røde fargene sett ved soloppgang og solnedgang, og polarisering av lys; se for detaljer. Det har vist seg ikke å være basert på riktig fysikk fordi det antok at effektene var forårsaket av refleksjon og brytning av lys i stedet for å være forårsaket av spredning av lys som Thomson foreslo. Men I dette arbeidet clausius anvendt matematikk langt dypere enn noen av sine forgjengere, og det er en god illustrasjon av hvordan fysiske problemer drive utviklingen av matematikk selv når deres fysiske grunnlag er usunt.
Clausius ‘ første artikkel om den mekaniske teorien om varme ble utgitt i 1850. Dette er hans mest kjente verk, og vi skal diskutere under innhold og betydning. Dens betydning ble raskt anerkjent og han ble invitert til stillingen Som Professor ved Royal Artillery And Engineering School I Berlin den 25. September 1850. Han ble Også Dosent Ved Universitetet I Berlin og ga sin første forelesning ved Universitetet på 18 desember.
På 29 August 1855 Clausius ble utnevnt Til Leder Av Matematisk Fysikk Ved Polytechnikum I Zü og samtidig ble Han også utnevnt Til Universitetet I Zü. Det var absolutt et utmerket sted For Clausius å presse frem sine ideer omgitt av andre gode matematikere og fysikere. Han ble nå trukket i to retninger, den ene var å forbli på den vitenskapelig utmerkede Zü Og den andre for å komme tilbake til Tyskland, et land han dypt elsket. I 1858 ble han tilbudt en stilling Ved Polytechnic I Karlsruhe, men avslo. Året etter, den 19. November, giftet Han Seg Med Adelheid Rimpam. Igjen i 1862 ble han tilbudt en stilling Ved Polytechnic I Brunswick, men avslo til tross for tilbudet fra sin kones hjemby, som han gjorde tilbudet fra Wien fire år senere.

så i 1867 da han ble tilbudt et professorat ved Universitetet I W ③rzburg, aksepterte han, og uttrykte dyp anger over å forlate Zü, men til slutt fant han at han ikke lenger kunne motstå sitt ønske om å komme tilbake til sitt hjemland Tyskland. Han hadde bare vært ett år I Wü Da han ble tilbudt en stilling i Munchen. Han avslo dette tilbudet, men året etter, 1869, akseptert et tilbud om en stol Ved Universitetet I Bonn. Kort tid etter dette, derimot, politiske hendelser ville ha en stor effekt På Clausius liv.
Bismarck hadde lyktes i å skape Et Nordtysk Forbund, men var på utkikk etter en måte å oppmuntre de sørlige statene til å bli med. Frankrike trodde at De lett kunne beseire de nye tyske statene, Og Bismarck innså at en krig med Frankrike ville være den hendelsen han trengte for å bringe alle de tyske statene sammen. Han konstruerte smart en situasjon der han provoserte franskmennene til å starte krigen som begge sider hadde ønsket. Clausius var en tysk patriot, og selv om han nærmet seg 50 år, tilbød han sine tjenester til sitt land i Den Fransk-Prøyssiske krigen som hadde brutt ut.
de tyske styrkene var langt sterkere enn franskmennene hadde forestilt seg, og snart var den franske hæren på retrett. To avgjørende slag ved Vionville og Gravelotte var absolutt ikke avgjørende For Tyskerne som mistet 20000 menn Ved Gravelotte sammenlignet med et tap på 13000 av franskmennene. Men da den tyske hæren forventet at franskmennene skulle avansere og presse hjem deres lille fordel, trakk de seg tilbake og Det ble En taktisk seier for Tyskerne. Clausius ‘ bror Robert skrev: –

Hans brennende patriotisme tillot ham ikke å være inaktiv hjemme under krigen 1870-71. Han tok ledelsen av et ambulansekorps, som han dannet Av bonn-studenter. Ved de store slagene Ved Vionville og Gravelotte bidro Han til å bære de sårede fra slaget og til å minske deres lidelser.

clausius mottok Jernkorset i 1871 for sine tjenester til den tyske kampanjen. Imidlertid ble han såret i beinet under kampene og led alvorlig smerte og funksjonshemming for resten av livet. En ytterligere tragedie skjedde i 1875 da hans kone døde i barnefødsel. Barnet, som overlevde, var deres sjette, men bare fire, to gutter og to jenter, overlevde Clausius. Men Etter at hans kone Clausius hadde ansvaret for å få opp sin familie og, sammen med hans krigssår, mente at han hadde liten sjanse for konsentrert akademisk arbeid. Broren skrev:-

Han var den beste og mest kjærlige av fedre, og gikk fullt ut inn i sine barns gleder. Han overvåket selv sine barns skolearbeid.

som en måte å overvinne problemene med det skadede benet på, og for å tillate ham å nå sine forelesninger lettere, rådet legen ham til å ta opp ridning. Dette Clausius gjorde og i 1878 tok han opp ridning, snart bli en ekspert rytter. I 1884 ble han rektor Ved Universitetet I Bonn, fortsetter i denne rollen i 1885. Så, i 1886, giftet han seg igjen. Hans andre kone Var Sophie Stack Fra Essen Og Clausius hadde en ytterligere barn, en sønn, med sin andre kone. Han fortsatte å jobbe opp til sin siste sykdom; faktisk som broren fortalte: –

selv på sin siste sykeseng holdt han en undersøkelse.

Clausius var en teoretisk fysiker, faktisk spilte han en viktig rolle i å etablere teoretisk fysikk som en disiplin. Som vi nevnte ovenfor var Hans mest kjente papir Ü den bewegende Kraft Der Wä derfor lest til Berlin-Akademiet den 18. februar 1850 og publisert i Annalen der Physik samme år. Dette papiret markerer grunnlaget for den moderne termodynamikken. I dette papiret: –

… Clausius uttalte først den grunnleggende ideen om termodynamikkens andre lov. Han brukte Den til å vise at For En Carnot-syklus, som overfører varme mellom to varmereservoarer ved forskjellige temperaturer og samtidig omdanner varme til arbeid, er det maksimale arbeidet som oppnås fra en gitt mengde varme, bare avhengig av temperaturen i varmereservoarene og ikke av arbeidsstoffets natur.

for å forstå Betydningen Av Clausius papir bør vi si noen ord om teorien om varme som eksisterte på denne tiden. Denne teorien, kalt kaloriteorien, var basert på to aksiomer, nemlig at varmen i universet er bevart og at varmen i et stoff er en funksjon av stoffets tilstand. Laplace, Poisson, Sadi Carnot og Clapeyron hadde alle utviklet emnet ved hjelp av denne kaloriteorien som grunnlag. Men I hans 1850-papir sier Clausius klart at antagelsene til kaloriteorien er falske, og han gir to termodynamikklover for å erstatte de feilaktige antagelsene. Han ga forklaringer på naturen av fri varme og latent varme.
Den Første Loven Om Termodynamikk sier ekvivalens av varme og arbeid: når arbeid utføres av varme, forbrukes en tilsvarende mengde varme. Clausius hadde eksperimentelle bevis på denne loven, ikke fra sine egne eksperimenter, men Fra Joule. Godkjenningen Av Termodynamikkens Første Lov viste umiddelbart at begge aksiomene i kaloriteorien er falske. Clausius tolket fri varme som den kinetiske energien til partiklene i kroppen. Arbeidet med å øke denne kinetiske energien vil resultere i en økning i temperaturen. Latent varme var varme som hadde blitt ødelagt i arbeid utført mot krefter mellom molekyler.

den grunnleggende ligningen satt Opp Av Clausius var derfor dQ = dU + dW hvor dQ var økningen i varmen, dU var endringen i kroppens energi, og dW var endringen i eksternt arbeid gjort. Innføringen Av U, kroppens energi, var av stor betydning, selv Om Clausius ikke ga det et navn. Årene etter hans papir dukket Opp, Thomson kalt U indre energi. Det er den totale mengden arbeid som kan teoretisk ekstraheres fra et stoff. Vi bør merke Seg At Thomson, i sin 1851 papir, skriver (se for eksempel): –

… verdien av først å etablere på riktige prinsipper er helt på Grunn Av Clausius.

Gibbs skrev (se for eksempel): –

… i Memoarene Til Clausius … vitenskapen om termodynamikk kom inn i eksistens. … Det kan sies når som helst siden utgivelsen av memoarene at grunnlaget for vitenskapen var sikre, dets definisjoner klare og dets grenser tydelige.

dette 1850-papiret inneholdt en versjon Av Termodynamikkens Andre Lover, nemlig at varmen har en tendens til å strømme fra varme til kalde kropper. Imidlertid: –

… Dette var bare begynnelsen På Clausius lange engasjement i studiet av den andre loven. I de følgende femten årene skulle han utgi åtte memoarer der han forsøkte å sette den andre loven i en enklere, mer generell og matematisk form.

Clausius omarbeidet Sadi Carnots prinsipp om effektiviteten til varmemotorer i sitt arbeid. Clausius-Clapeyron-ligningen vises som uttrykker forholdet mellom trykket og temperaturen der to faser av et stoff er i likevekt. Han anerkjente entropi som mengden som forblir invariant under endringer i volum og temperatur i En Carnot-syklus så tidlig som i 1850-papiret, men han nevnte ikke dette viktige konseptet på den tiden. Fortsatt uten å gi konseptet et navn clausius formulert, i en memoir av 1854, rudimentene av teorien om begrepet mål på transformasjon ekvivalens han senere kalt entropi. I en artikkel som han publiserte i 1865 konseptet heter en klart definert for første gang.
i sitt papir av 1865 clausius uttalte den første og Andre lover termodynamikk i følgende form.

vi har ovenfor referert Til Den store patriotismen Vist Av Clausius. Dette viste seg noe av en ulempe for ham på visse måter i hans forskningsundersøkelser. Han var involvert i ulike tvister. Den første tvisten var Med Thomson over et resultat Av Joule som han hadde sitert i en av sine papirer. Clausius var svært kritisk at en tysk hadde vært den første til å etablere resultatet, ikke Engelskmannen Joule.

den andre striden var Med Tait over hvem Som var den første til å foreslå likeverdighet av arbeid og varme. Det var ikke at noen av dem hevdet dette for seg selv, men heller striden var mellom Tait og Tyndall om Hvorvidt Joule eller Julius von Mayer hadde prioritet. Clausius snublet inn i kontroversen ganske uhell når Tyndall hadde bedt ham om å sende ham alle von Mayers papirer. Men Clausius publiserte da en artikkel i 1868 som sier at ikke bare von Mayer har prioritet, men det gjorde den tyske nasjonen.
En mer bitter strid mellom Tait Og Clausius begynte i 1872 Da Maxwell publiserte Theory Of Heat. Clausius uttalte At Britene prøvde å kreve mer enn de fortjente for teorien om varme Som, Clausius sa, han alene var oppdageren. Man må legge Til At Maxwell over flere år hadde fullt ut anerkjent Clausius bidrag, så Han hadde lite grunnlag for klagen. Tristheten i situasjonen var effekten Som Clausius holdning hadde på sine egne prestasjoner. Daub skriver i :-

Clausius store arv til fysikk er utvilsomt hans ide om den irreversible økningen i entropi, og likevel finner vi ingen indikasjon på interesse For Josiah Gibbs arbeid med kjemisk likevekt eller Boltzmanns syn på termodynamikk og sannsynlighet, som begge var helt avhengige av hans ide. Det er merkelig at han selv ikke viste noen tilbøyelighet til å søke en molekylær forståelse av irreversibel entropi eller å finne ytterligere anvendelser av ideen; det er fremmed ennå, og til og med tragisk, at han ikke uttrykte bekymring for arbeidet til sine samtidige som utførte disse oppgavene.

noen historikere hevder At Clausius gjorde mer bruk av andres ideer enn han var villig til å innrømme. For eksempel Skriver Kim i: –

… vår hensikt er å forstå Hva Clausius gjorde i denne lange bestrebelsen. Vi forklarer hvordan hans arbeid fulgte det bestemte kurset det tok, som involverte digresjoner, smutthull og til og med noen forvirringer, og som introduserte noen svært vanskelige nye konsepter som ‘ukompensert transformasjon’, ‘disgregation’ og ‘entropi’. Vi legger særlig vekt På William Thomsons ide om ‘den universelle tendensen til energitap’ som en mulig kilde til motivasjon som ligger til grunn for hele forsøket.

vi må ikke gi inntrykk Av At Clausius arbeid ikke var av enestående betydning for det absolutt var. Vi må heller ikke gi inntrykk av at han bare jobbet med termodynamikk for, etter 1875, konsentrerte han seg om elektrodynamisk teori. Han ga et prinsipp om bevaring av energi i elektrodynamikk knyttet til en kraft lov av handling-på-en-avstand som, i motsetning til det som er gitt Av Coulomb, avhengig av hastigheter og akselerasjoner. Clausius gjorde bevisst valg i å sette opp ligningene slik at de var: –

… i den enkleste og derfor mest sannsynlige formen.

hans teori var i ganske god avtale med de fleste eksperimentelle resultater, men, basert på absolutte hastigheter, resulterte i at en ladning i ro på jorden ble utsatt for en kraft på grunn av jordens bevegelse. Clausius svarte på kritikken, men sa at hans absolutte hastighet var i forhold til mediet rundt ladningen. Til tross for vanskelighetene i teorien spilte det en viktig rolle i utviklingen av elektrodynamisk teori.
Clausius mottok mange æresbevisninger for sitt arbeid. Listen er lang, og vi skal bare nevne noen få. Han ble Valgt Til Medlem Av Royal Society Of London i 1868 og mottok copleymedaljen i 1879. Han mottok Også Huygensmedaljen i 1870, Poncelet-Prisen i 1883, og han mottok et æresdoktorat fra Universitetet I Wü I 1882.
FitzGerald , i, gi Denne fine hyllest Til Clausius: –

Han var et edelt eksempel på ånden som vier seg til direkte fordel for menneskeheten, og som ikke kaster bort tid på smålig utdypninger av vakre problemer. Han var i høyeste forstand praktisk, hans arbeid er evig, og hans minne vil leve så lenge menneskeheten ærer sine velgjørere.