Rudolf Clausius Biografia e contributi alla scienza

Rudolf Clausius (1822-1888) era un fisico e matematico tedesco che ha formulato la seconda legge della termodinamica ed è considerato da molti uno dei fondatori della termodinamica. Insieme a lui, personaggi come William Thomson e James Jule svilupparono in modo importante questo ramo della scienza, la cui fondazione gli è stata attribuita al francese Sadi Carnot.

Il lavoro di Clausius ha avuto un forte impatto sullo sviluppo di teorie proposte da altri importanti fisici. Un esempio è il caso delle teorie di James Maxwell, che ha riconosciuto apertamente l'influenza di Clausius nel suo lavoro.

I contributi più importanti di Rudolf Clausius erano legati ai risultati della sua ricerca sull'effetto del calore su diversi fluidi e materiali.

indice

• 1 biografia
  • 1.1 Principi della termodinamica
  • 1.2 Insegnamento e teoria cinetica
  • 1.3 Partecipazione militare
  • 1.4 Ringraziamenti
  • 1.5 La morte
• 2 contributi
  • 2.1 Fondamenti di termodinamica
  • 2.2 Contributo alla teoria cinetica dei gas
  • 2.3 Seconda legge della termodinamica
  • 2.4 Il metodo matematico di Clausius
  • 2.5 Teoria meccanica del calore
• 3 riferimenti

biografia

Rudolf Clausius nacque il 2 gennaio 1822 a Köslin, in Pomerania, in Germania. Il padre di Rudolf professava la fede protestante e aveva una scuola; Ecco dove questo scienziato ha ottenuto il suo primo addestramento.

Successivamente, entrò nel Gymnasium della città di Stettino (scritto in tedesco come Szczecin) e ha continuato parte della sua formazione.

Nel 1840 entrò all'Università di Berlino, dove si diplomò quattro anni dopo, nel 1844. Qui studiò fisica e matematica, due discipline per le quali Clausius dimostrò di essere abbastanza abile fin dalla tenera età.

Dopo questa esperienza accademica, Clausius è entrato all'università di Halle, dove ha ottenuto un dottorato di ricerca nell'anno 1847 grazie a un lavoro sugli effetti ottici generati sul pianeta Terra a causa dell'esistenza dell'atmosfera.

Da questo lavoro, che aveva alcuni difetti nell'approccio, era evidente che Rudolf Clausius aveva chiare competenze matematiche e che le sue capacità rispondevano perfettamente al campo della fisica teorica.

Principi della termodinamica

Dopo aver ottenuto un dottorato nel 1850, Clausius ottenne una posizione come professore di fisica alla Royal School of Engineering and Artillery di Berlino; Lì rimase fino al 1855.

Oltre a questa posizione, Clausius esercitò anche presso l'Università di Berlino come privatdozent, ainsegnante che potrebbe dare lezioni agli studenti, ma le cui tasse non sono state concesse dall'università, ma gli studenti stessi sono stati quelli che hanno pagato per queste classi.

Il 1850 fu anche l'anno in cui Rudolf Clausius pubblicò quale sarebbe stata la tua opera più importante: Sulle forze del movimento causate dal calore.

Insegnamento e teoria cinetica

Nel 1855 Clausius cambiò idea e ottenne una posizione di insegnamento presso l'Istituto federale svizzero di tecnologia, con sede a Zurigo.

Nel 1857, si concentrò sullo studio del campo della teoria cinetica; Fu in quel momento che iniziò a sperimentare il concetto di "libero a metà strada attraverso una particella".

Questo termine si riferisce alla distanza tra due incontri, uno dopo l'altro, delle molecole che formano un gas. Questo contributo è stato anche molto rilevante per il campo della fisica

Tre anni dopo Clausius sposò Adelheid Rimpham, con il quale ebbe sei figli, ma morì nel 1875 dando alla luce gli ultimi due figli della coppia.

Clausius è stato nell'Istituto federale svizzero di tecnologia per diversi anni, fino al 1867, e lì si è dedicato a dare lezioni di fisica. Nello stesso anno si è trasferito a Würzburg, dove ha anche lavorato come insegnante.

Nel 1868 ottenne l'iscrizione alla Royal Society of London. Insegnò a Würzburg fino al 1869, anno in cui insegnò fisica all'Università di Bonn, in Germania. In questa università ha insegnato fino alla fine della sua vita.

Partecipazione militare

Nel contesto della guerra franco-prussiana, Clausius aveva circa 50 anni. In quel periodo organizzò molti dei suoi studenti in un corpo di ambulanza volontario che servì in quel conflitto, che ebbe luogo tra il 1870 e il 1871.

Come risultato di questa azione eroica, Clausius ricevette la Croce di ferro, grazie al servizio reso alla marina tedesca.

Come risultato di questa partecipazione, Clausius ha avuto una ferita di guerra su una gamba, che in seguito ha causato disagio che era presente fino alla fine della sua vita.

riconoscimenti

Nel 1870 Rudolf Clausius ottenne la medaglia Huygens e nel 1879 ricevette la medaglia Copley, un premio conferito dalla Royal Society of London a coloro che hanno contribuito in modo rilevante nel campo della biologia o della fisica.

Nel 1878 fu nominato membro della Reale Accademia svedese delle scienze e nel 1882 ricevette un dottorato onorario dall'Università di Würzburg.

Nel 1883 ha ricevuto il Premio Poncelet, un premio assegnato dall'Accademia delle Scienze francese a tutti quegli scienziati che hanno dato importanti contributi nel campo della scienza in generale.

Infine, uno dei riconoscimenti più importanti fatti a questo scienziato tedesco è che un cratere della Luna porta il suo nome: il cratere Clausius.

morte

Rudolf Clasio morì il 24 agosto 1888 a Bonn, nella natia Germania. Due anni prima, nel 1886, sposò Sophie Stack.

Negli ultimi anni della sua vita, ha lasciato la ricerca un po 'in disparte per dedicarsi ai suoi figli; Inoltre, aveva avuto un infortunio alla gamba mentre partecipava alla guerra, una situazione che non gli permetteva di muoversi con la stessa facilità delle altre volte.

Il suo campo di ricerca in quel momento, la teoria elettrodinamica, passò in secondo piano a causa di tutto questo contesto. Nonostante ciò, Clausius continuò a insegnare nell'ambiente universitario fino alla sua morte.

Un vantaggio che aveva era che poteva godersi nella vita l'approvazione data dai più importanti scienziati del tempo; William Thomson, James Maxwell e Josiah Gibbs, tra molti altri.

Questi illustri scienziati e la comunità delle scienze in generale lo riconobbero all'epoca come l'uomo che fondò la termodinamica. Ancora oggi, questa scoperta è riconosciuta come la più importante e trascendentale.

contributi

Fondazione della termodinamica

Considerato uno dei padri della termodinamica, Clausius fornì importanti basi per lo sviluppo delle sue proposizioni fondamentali.

Alcuni importanti fisici assicurarono che era il lavoro di Clausius che assicurava le basi della termodinamica con definizioni chiare e confini definiti.

L'attenzione di Clausius si concentrò sulla natura dei fenomeni molecolari. Dallo studio di questi fenomeni c'erano le proposizioni che egli stesso formulò sulle leggi della termodinamica. 

Contributo alla teoria cinetica dei gas

Il lavoro di Clausius sulle singole molecole di gas è stato decisivo per lo sviluppo della teoria cinetica dei gas.

Questa teoria fu sviluppata da James Maxwell nel 1859 sulla base del lavoro di Clausius. Fu criticato in linea di principio da Clausius e sulla base di queste critiche Maxwell fece un aggiornamento della sua teoria nel 1867.

Il principale contributo di Clausius in questo campo è stato lo sviluppo di un criterio per distinguere gli atomi e le molecole, mostrando che le molecole di gas erano corpi complessi con parti costituenti che si muovono.

Seconda legge della termodinamica

Clausius è stato colui che ha introdotto il termine "Entropia" in termodinamica e ha usato questo concetto per studiare i processi, sia reversibili che irreversibili, in quest'area della conoscenza.

Clausius ha permesso di mettere in relazione il concetto di entropia con il concetto di dissipazione di energia come concetti "siamesi" a causa della loro stretta relazione.

Ciò ha segnato una sostanziale differenza con concetti simili che hanno cercato di descrivere lo stesso fenomeno.

Il concetto di entropia, come proposto da Clausius, era poco più di un'ipotesi ai suoi tempi. Alla fine è stato dimostrato che Clausius aveva ragione.

Il metodo matematico di Clausius

Uno dei contributi di Clausius alla scienza era lo sviluppo di un metodo matematico che svolgeva un ruolo unico nella termodinamica. Questo metodo era utile nella sua applicazione alla teoria meccanica del calore.

Questo contributo di Clausius è spesso trascurato, principalmente a causa della forma confusa in cui l'autore lo ha presentato.

Tuttavia, molti autori ritengono che queste confusioni fossero comuni nei fisici e non è un motivo per scartarle.

Teoria meccanica del calore

Clausius sviluppò quella che fu chiamata la teoria meccanica del calore. Questo è stato uno dei suoi più importanti contributi alla termodinamica.

La base di questa teoria considera il calore come una forma di movimento.

Ciò ha permesso di comprendere che la quantità di calore necessaria per riscaldare ed espandere il volume di un gas dipende dal modo in cui detta temperatura e detto volume cambiano durante il processo.

riferimenti

1. Daub E. Entropia e Dissipazione. Studi storici nelle scienze fisiche. 1970; 2 (1970): 321-354.
2. Ketabgian T. (2017). The Energy of Belief: The Unseen Universe Spirit of Thermodynamics. In Strange Science (pp. 254-278).
3. Klein M. Gibbs su Clausius. Studi storici nelle scienze fisiche. 1969; 1 (1969): 127-149.
4. Scienze A. A. Rudolf Julius Emanuel Clausius. Atti dell'American Academy of Arts and Sciences. 1889; 24: 458-465.
5. Wolfe E. Clausius e Kinetic Theory of Gases di Maxwell. Studi storici nelle scienze fisiche. 1970; 2: 299-319.
6. Il metodo matematico di Yagi E. Clausius e la teoria meccanica del calore. Studi storici nelle scienze fisiche. 1984; 15 (1): 177-195.