Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус ( немецкое произношение: [ˈʁuːdɔlf ˈklaʊ̯zi̯ʊs] ; [1] [2] 2 января 1822 – 24 августа 1888) был немецким физиком и математиком и считается одним из центральных отцов-основателей науки термодинамики . [3] Переформулировав принцип Сади Карно, известный как цикл Карно , он дал теории тепла более истинную и надежную основу. Его самая важная статья «О движущейся силе тепла», [4] , опубликованная в 1850 году, впервые изложила основные идеи второго закона термодинамики . В 1865 году он ввёл понятие энтропии . В 1870 году он представил теорему вириала , применимую к теплу . [5]
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. За свои заслуги он был награжден Железным крестом .
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]
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] , была опубликована в 1850 году и посвящена 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 очень простой газокинетической модели Августа Кренига , 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 .
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, Ueber verschiedene für die Anwendung bequeme Formen der Hauptgleichungen der mechanischen Wärmetheorie
Он использовал ныне заброшенную единицу «Клаузиус» (символ: Cl ) для энтропии. [17]
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».
редакции: PwR_Sbkwa8IC.Английские переводы девяти статей.
редакции: PwR_Sbkwa8IC.Содержит английские переводы многих других его произведений.
