Рудольф Клаузиус
Рудольф Клаузиус | |
|---|---|
 | |
| Рожденный | Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус 2 января 1822 г. |
| Умер | 24 августа 1888 г. (66 лет) |
| Национальность | немецкий |
| Известный |
|
| Награды |
|
| Научная карьера | |
| Поля | Физика |
| Подпись | |
 | |
Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус (англ. Немецкое произношение: [ˈʁuːdɔlf ˈklaʊ̯zi̯ʊs] ; [1] [2] 2 января 1822 — 24 августа 1888) — немецкий физик и математик , считается одним из центральных отцов-основателей науки термодинамики . [3] Переформулировав Сади Карно принцип , известный как цикл Карно , он дал теории тепла более правдивую и надежную основу. Его самая важная статья «О движущей силе тепла». [4] опубликованный в 1850 году, впервые изложил основные идеи второго закона термодинамики . В 1865 году он ввёл понятие энтропии . В 1870 году он представил теорему вириала , применимую к теплу . [5]
Жизнь
[ редактировать ]Клаузиус родился в Кёслине (ныне Кошалин , Польша) в провинции Померания в Пруссии . Его отец был протестантским пастором и школьным инспектором. [6] и Рудольф учился в школе своего отца. В 1838 году он поступил в гимназию в Штеттине . Клаузиус окончил Берлинский университет в 1844 году, где он изучал математику и физику с 1840 года, среди других, у Густава Магнуса , Петера Густава Лежена Дирихле и Якоба Штайнера . Он также изучал историю у Леопольда фон Ранке . В 1848 году он получил докторскую степень в Университете Галле по оптическим эффектам в атмосфере Земли. В 1850 году он стал профессором физики Королевской артиллерийской и инженерной школы в Берлине и приват-доцентом Берлинского университета. В 1855 году он стал профессором ETH Zürich , Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе , где оставался до 1867 года. В течение этого года он переехал в Вюрцбург , а два года спустя, в 1869 году, в Бонн . [7]
В 1870 году Клаузиус организовал санитарный корпус во время франко-прусской войны . Он был ранен в бою, в результате чего остался навсегда инвалидом. он был награжден Железным крестом За свои заслуги .
Его жена Адельхайд Римпау умерла в 1875 году, оставив ему воспитывать шестерых детей. В 1886 году он женился на Софи Сак, после чего у них родился еще один ребенок. Два года спустя, 24 августа 1888 года, он умер в Бонне , Германия. [8]
Работа
[ редактировать ]В докторской диссертации Клаузиуса, посвященной преломлению света, предполагалось, что мы видим голубое небо днем и различные оттенки красного на восходе и закате (среди других явлений) из-за отражения и преломления света. Позже лорд Рэлей покажет, что на самом деле это произошло из-за рассеяния света.
Его самая известная статья « Ueber die bewegende Kraft der Wärme» («О движущейся силе тепла и о законах тепла, которые можно вывести из нее»). [9] был опубликован в 1850 году и посвящен механической теории тепла. В этой статье он показал, что существует противоречие между принципом Карно и концепцией сохранения энергии . Клаузиус заново сформулировал два закона термодинамики, чтобы преодолеть это противоречие. Эта статья принесла ему известность среди ученых. ( Третий закон был разработан Вальтером Нернстом в 1906–1912 годах).
Самое известное утверждение Клаузиуса о втором законе термодинамики было опубликовано на немецком языке в 1854 году. [10] и на английском языке в 1856 году. [11]
Тепло никогда не может перейти от более холодного тела к более теплому без какого-либо другого связанного с этим изменения, происходящего в то же время.
В 1857 году Клаузиус внес свой вклад в область кинетической теории после уточнения Августа Кренига очень простой газокинетической модели , включив в нее поступательные, вращательные и колебательные молекулярные движения. В этой же работе он ввел понятие « среднего свободного пробега » частицы. [12] [13] [14]
Клаузиус вывел соотношение Клаузиуса-Клапейрона из термодинамики. Это соотношение, которое является способом характеристики фазового перехода между двумя состояниями вещества, такими как твердое и жидкое , было первоначально разработано в 1834 году Эмилем Клапейроном .
Издание 1864 года «Трактатов Клаузиуса по механической теории тепла» , том I.
Титульный лист издания 1864 года трактатов Клаузиуса по механической теории тепла , том I.
1879 г. Английский перевод « Механической теории тепла » Клаузиуса.
Титульный лист английского перевода Клаузиуса « Механическая теория тепла» 1879 года.
Энтропия
[ редактировать ]В 1865 году Клаузиус дал первую математическую версию понятия энтропии , а также дал ей название. [8] Клаузиус выбрал это слово, потому что его значение (от греческого ἐν en «в» и τροπή tropē «преобразование») — « преобразующее содержание » или « содержание трансформации » (« Verwandlungsinhalt »). [4] [15] [16]
Я предпочитаю обращаться к древним языкам за названиями важных научных величин, чтобы они могли означать одно и то же на всех живых языках. Поэтому я предлагаю называть S энтропией тела, по греческому слову «преобразование». Я специально придумал слово «энтропия», чтобы оно было похоже на «энергию», поскольку эти две величины настолько аналогичны по своему физическому значению, что аналогия с номиналом показалась мне полезной.
- Рудольф Клаузиус, О различных удобных формах основных уравнений механической теории тепла.
Он использовал ныне заброшенную единицу «Клаузиус» (символ: Cl ) для энтропии. [17]
- 1 Клаузиус (Cl) = 1 калория / градус Цельсия (кал/°C) = 4,1868 джоулей на кельвин (Дж/К)
Знаменательная статья 1865 года, в которой он ввел понятие энтропии, заканчивается следующим изложением первого и второго законов термодинамики: [4]
Энергия Вселенной постоянна.
Энтропия Вселенной стремится к максимуму.
Леон Купер [16] добавил, что таким образом ему удалось придумать слово, которое для всех означало одно и то же: ничего.
Дань уважения
[ редактировать ]
- Почетное членство Института инженеров и судостроителей Шотландии в 1859 году. Институт инженеров и судостроителей IESIS в Шотландии.
- Железный крест 1870 г.
- Член Лондонского королевского общества в 1868 году и получил медаль Копли в 1879 году.
- Член Шведской королевской академии наук с 1878 года.
- Медаль Гюйгенса 1870 года.
- Иностранный член Национальной академии Линчеи в Риме в 1880 году.
- Член Немецкой академии наук Леопольдина с 1880 г.
- Премия Понселе в 1883 году.
- Почетный доктор Вюрцбургского университета в 1882 году.
- Иностранный член Королевской Нидерландской академии искусств и наук в 1886 году. [18]
- Pour le Mérite за искусство и науку в 1888 году.
- Лунный кратер Клаузиус назвал в его честь.
- Мемориал в его родном городе Кошалине в 2009 году.
Публикации
[ редактировать ]- Клаузиус, Р. (1867). Механическая теория тепла - с ее приложениями к паровому двигателю и физическим свойствам тел . Лондон: Джон ван Ворст.
редакции: PwR_Sbkwa8IC.
Английские переводы девяти статей. - Трактаты о применении механической теории тепла к электрическим явлениям вместе с введением в математическую трактовку электричества (на французском языке). Том 2. Брюссель: Société belge d'éditions. 1898.
См. также
[ редактировать ]- Ганс Петер Йорген Юлиус Томсен , один из основоположников термохимии .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ редакция «Дюдена»; Маленький, Стефан; Кнёбл, Ральф (2015) [Впервые опубликовано в 1962 году]. Словарь ( произношения на немецком языке) (7-е изд.). Берлин: Дуденверлаг. стр. 280, 744. ISBN. 978-3-411-04067-4 .
- ^ Креч, Ева-Мария; Сток, Эберхард; Хиршфельд, Урсула; Андерс, Лутц Кристиан (2009). Словарь немецкого произношения [ Словарь немецкого произношения ] (на немецком языке). Берлин: Вальтер де Грюйтер. стр. 416, 884. ISBN. 978-3-11-018202-6 .
- ^ Кардвелл, DSL (1971), От Ватта до Клаузиуса: рост термодинамики в раннюю индустриальную эпоху , Лондон: Heinemann, ISBN 978-0-435-54150-7
- ^ Jump up to: а б с Клаузиус, Р. (1867). Механическая теория тепла - с ее приложениями к паровому двигателю и физическим свойствам тел . Лондон: Джон ван Ворст . Проверено 19 июня 2012 г.
редакции: PwR_Sbkwa8IC.
Содержит английские переводы многих других его произведений. - ^ Клаузиус, RJE (1870). «О механической теореме, применимой к теплу». Философский журнал . 4-я серия. 40 : 122–127.
- ^ Эмилио Сегре (2012). От падения тел к радиоволнам: классические физики и их открытия . Публикации Курьера Дувра. п. 228
- ^ «Рудольф Клаузиус, профессор доктор» . физик.уж.ч (на немецком языке). Университет Цюриха . Проверено 18 июня 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Кроппер, Уильям Х. (2004). «Дорога к энтропии Рудольфа Клаузиуса» . Великие физики: жизнь и времена ведущих физиков от Галилея до Хокинга . Издательство Оксфордского университета. стр. 93–105. ISBN 978-0-19-517324-6 . Проверено 25 марта 2014 г.
- ^ Клаузиус, Р. (1850). «О движущей силе тепла и о законах, которые можно вывести из нее для теории самой теплоты» . Анналы физики . 79 (4): 368–397, 500–524. Бибкод : 1850АнП...155..500С . дои : 10.1002/andp.18501550403 . hdl : 2027/uc1.$b242250 . . См. английский перевод: О движущей силе тепла и о законах природы самой тепла, которые выводятся из нее . Фил Маг (1851), серии 4, 2 , 1–21, 102–119. Также доступно в Google Книгах .
- ^ Клаузиус, Р. (1854 г.). «О модифицированной форме второго закона механической теории теплоты» . Анналы физики и химии . 93 (12): 481–506. Бибкод : 1854АнП...169..481С . дои : 10.1002/andp.18541691202 . Проверено 25 июня 2012 г.
- ^ Клаузиус, Р. (август 1856 г.). «О модифицированной форме второй основной теоремы механической теории теплоты» . Фил. Маг. 4. 12 (77): 81–98. дои : 10.1080/14786445608642141 . Проверено 25 июня 2012 г.
- ^ Клаузиус, Р. (1857), «О типе движения, которое мы называем теплом» , Annals of Physics , 100 (3): 353–379, Бибкод : 1857AnP...176..353C , doi : 10.1002/andp. 18571760302
- ^ Клаузиус, Р. (1862), «О теплопроводности газообразных тел» , Annals of Physics , 115 (1): 1–57, Бибкод : 1862AnP...191...1C , doi : 10.1002/andp.18621910102
- ^ Клаузиус, Р. (1864), Трактаты по механической теории тепла . Электронная рукопись из Национальной библиотеки Франции .
- ^ Клаузиус, Р. (1865), «О различных удобных формах основных уравнений механической теории тепла» , Annals of Physics , 125 (7): 353–400, Бибкод : 1865AnP...201..353C , doi : 10.1002 /андп.18652010702
- ^ Jump up to: а б Купер, Леон Н. (1968). Введение в смысл и структуру физики . Харпер. п. 331.
- ^ Хуан, Мэй-Линг; Хун, Юнг-Сян; Чен, Вэй-Ю (01 октября 2010 г.). «Классификатор нейронной сети с выбором признаков на основе энтропии при диагностике рака молочной железы». Журнал медицинских систем . 34 (5): 865–873. дои : 10.1007/s10916-009-9301-x . ISSN 1573-689X . ПМИД 20703622 . S2CID 6658005 .
- ^ «Р. Э. Клаузиус (1822–1888)» . Королевская Нидерландская академия искусств и наук . Проверено 21 июля 2015 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Возрождение кинетической теории Клаузиуса
- О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Рудольф Клаузиус» , Архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
- Чисхолм, Хью , изд. (1911). . Британская энциклопедия (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.
- Работы Рудольфа Клаузиуса в Project Gutenberg
- Работы Рудольфа Клаузиуса или о нем в Internet Archive
- 1822 рождения
- 1888 смертей
- Люди из Кошалина
- Академический состав ETH Zurich
- Термодинамики
- Немецкие военнослужащие франко-прусской войны
- Немецкие физики XIX века
- Немецкие гидродинамики
- Люди из провинции Померания
- Кавалеры Железного креста (1870 г.)
- Обладатели медали Копли
- Лауреаты Pour le Mérite (гражданский класс)
- Выпускники Берлинского университета Гумбольдта
- Академический состав Боннского университета
- Академический состав Вюрцбургского университета
- Иностранные члены Королевского общества
- Иностранные сотрудники Национальной академии наук
- Члены Королевской Нидерландской академии искусств и наук
- Члены Шведской королевской академии наук
- Немецкие физики-теоретики
- Личный состав прусской армии