Rudolf Clausius
Rudolf Julius Emanuel Clausius (született Rudolf Gottlieb) (Köslin, 1822. január 2. – Bonn, 1888. augusztus 24.) német fizikus és matematikus, a termodinamika tudományának egyik fő megalapozója. A Sadi Carnot nevéhez köthető Carnot-ciklust újrafogalmazva a hőtan tudományát elméletileg megalapozottabbá tette. Legfontosabb írása 1850-ben jelent meg és A hő mozgatóerejéről címet viseli, ebben fogalmazódik meg először a termodinamika második főtételének gondolata. 1865-ben vezette be az entrópia fogalmát, 1870-ben pedig a viriáltételt.

Élete

Clausius Köslinben (ma: Koszalin, Lengyelország) született, Poroszország  Pomeránia tartományában. Apja protestáns lelkész és tanfelügyelő volt, a fiatal Rudolf apja iskolájában tanult. Pár év múlva a Stettini (ma: Szczecin) Gimnáziumba került. 1844-ben végzett a Berlini Egyetemen, ahol matematikát és fizikát tanult többek közt Heinrich Gustav Magnusnál,  Peter Gustav Lejeune Dirichletnél és Jakob Steinernél. Történelmet is tanult Leopold von Rankénál. 1847-ben doktorált a Hellei Egyetemen, disszertációját az atmoszférában létrejövő optikai jelenségekről írta. Ezek után a fizika professzora lett Berlinben a Királyi Tüzérségi és Mérnöki Iskolában és úgynevezett privatdozent (a német oktatási rendszerben a habilitált oktatók címe) a Berlini Egyetemen. 1855-ben a Zürichi Szövetségi Műszaki Főiskolán (ETH) lett professzor és egészen 1867-ig itt is maradt. Ebben az évben azonban Würzburgba költözött, majd két év múlva Bonnba.

1870-ben a porosz–francia háborúban mentőalakulatot szervezett. A háborúban megsebesült, maradandó sérüléseket szerezve. Szolgálataiért Vaskereszt kitüntetésben részesült. 

Felesége, Adelheid Rimpham 1875-ben gyerekszülés közben elhunyt, s Clausius így egyedül nevelte fel hat gyermekét. Bár a tanítást továbbra is folytatta, a kutatásokra kevesebb ideje maradt ezután.
1886-ban másodszor is megnősült, Sophie Sackot vette feleségül, tőle egy újabb gyermeke született.
Két évvel később, 1888. augusztus 24-én Bonnban hunyt el.

Munkássága

Clausius doktori dolgozata a légköri jelenségekről szólt. Fő tézise szerint az, hogy napközben kéknek, napfelkeltekor és napnyugtakor pedig különféle árnyalatú vörösnek látjuk az eget (és a többi fényjelenség is) végső soron a fénytöréssel és a fényvisszaverődéssel magyarázható. Később Lord Rayleigh bebizonyította, hogy az ég kék színe fényszórás következménye, azonban Clausis műve így is figyelemre méltó abból a szempontból, hogy a kor tudományos átlagánál jóval mélyebb matematikai eszköztárral dolgozott.

Legfontosabb műve: “Über die bewegende Kraft der Wärme" (A hő mozgatóerejéről) 1850-ben jelent meg és a hő mechanikai elméletével foglalkozott. Ebben az írásában bemutatta, hogy ellentmondás van Carnot alapelve és az energiamegmaradás elve között. Clausius az ellentmondás feloldására két törvényt vezetett be, a termodinamika első és második főtételét (a harmadik főtételt Walther Hermann Nernst dolgozta ki 1906-1912 közt). Ez a műve emelte elismert tudóssá.

Leghíresebb tételét a termodinamika második főtételéről 1854-ben publikálta: 

(Szokás ezt a következő alakban is idézni: A természetben nincs olyan folyamat, amelyben a hő önként, külső munkavégzés nélkül hidegebb testről melegebbre menne át.)

1857-ben Clausius a kinetikus gázelmélethez járult hozzá azzal, hogy  August Krönig nagyon egyszerű kinetikus modelljébe bevezette a transzlációs, rotációs és vibrációs molekuláris mozgásokat. Ugyanebben a művében vezette be a részecskékre vonatkozóan a közepes szabad úthossz fogalmát.

Levezette a termodinamikában jelentős Clausius–Clapeyron-egyenletet. A két halmazállapot fázisátalakulásának leírására szolgáló formulát 1834-ben javasolta Émile Clapeyron.

Természetfelfogása szélsőségesen mechanikus és determinisztikus volt, amit jól érzékeltet az alábbi idézet:

„A világmindenséget felhúzták, mint az órát, egyszer s mindenkorra húzták fel, ha a rugója lejár — mindennek vége. Ami meg a teret és az időt illeti, azok csak az emberi értelem koncepciói, a természetben nem léteznek.”

Entrópia

Clausius 1865-ben adta meg az entrópia első matematikai megfogalmazását (magát az entrópia szót is ő alkotta meg). Mértékegységként a ma már elavult Clausiust használta (jele: Cl). Az entrópia név a görög en és tropein szavak összetételéből származik, és jelentése körülbelül „átalakító tartalom” (“Verwandlungsinhalt").

1 Clausius (Cl) = 1 kalória/Celsius-fok (cal/°C) = 4,1868 joule/kelvin (J/K)

Az 1865-ös értekezés zárásaként Clausius a következőképpen fogalmazta meg a termodinamika első két főtételét:

Ez utóbbi megállapítást szokás Clausius tévedésének nevezni, ebből következett ugyanis a hőhalál víziója, mely a XIX. században oly rémülettel töltötte el a kortársakat. Magára hagyott rendszerben ugyanis az entrópia valóban maximumra törekszik, és ha ezt eléri, beáll a termikus egyensúlyi állapot. Az univerzum esetében ez azt jelenti, hogy amint az entrópia eléri a maximumot, beáll a végleges egyensúlyi állapot, vagyis tulajdonképpen bekövetkezik a világvége. A tévedés forrása, hogy az univerzumra nem alkalmazható a második főtétel, az ugyanis csak homogén, véges kiterjedésű termodinamikai rendszerek véges időn belül bekövetkező változásait írja le, márpedig az univerzumra (jelenlegi ismereteink szerint) a fentiek közül egyik sem igaz.

Publikációk
  English translations of nine papers.

Jegyzetek

Fordítás
 

Német fizikusok
1822-ben született személyek
1888-ban elhunyt személyek
Német matematikusok
MTA-tagok
Német egyetemi, főiskolai oktatók
Rudolf Julius Emanuel Clausius ( született Rudolf Gottlieb ) ( Köslin , január – Bonn , augusztus ) német fizikus és matematikus , a termodinamika tudományának egyik fő megalapozója . A Sadi Carnot nevéhez köthető Carnot-ciklust újrafogalmazva a hőtan tudományát elméletileg megalapozottabbá tette . Legfontosabb írásaben jelent meg és A hő mozgatóerejéről címet viseli , ebben fogalmazódik meg először a termodinamika második főtételének gondolata.ben vezette be az entrópia fogalmát, ben pedig a viriáltételt . Élete Clausius Köslinben ( ma : Koszalin , Lengyelország ) született , Poroszország Pomeránia tartományában . Apja protestáns lelkész és tanfelügyelő volt , a fiatal Rudolf apja iskolájában tanult . Pár év múlva a Stettini ( ma : Szczecin ) Gimnáziumba került.ben végzett a Berlini Egyetemen , ahol matematikát és fizikát tanult többek közt Heinrich Gustav Magnusnál , Peter Gustav Lejeune Dirichletnél és Jakob Steinernél . Történelmet is tanult Leopold von Rankénál.ben doktorált a Hellei Egyetemen , disszertációját az atmoszférában létrejövő optikai jelenségekről írta . Ezek után a fizika professzora lett Berlinben a Királyi Tüzérségi és Mérnöki Iskolában és úgynevezett privatdozent ( a német oktatási rendszerben a habilitált oktatók címe ) a Berlini Egyetemen.ben a Zürichi Szövetségi Műszaki Főiskolán ( ETH ) lett professzor és egészenig itt is maradt . Ebben az évben azonban Würzburgba költözött , majd két év múlva Bonnba . 1870-ben a porosz–francia háborúban mentőalakulatot szervezett . A háborúban megsebesült , maradandó sérüléseket szerezve . Szolgálataiért Vaskereszt kitüntetésben részesült . Felesége , Adelheid Rimphamben gyerekszülés közben elhunyt , s Clausius így egyedül nevelte fel hat gyermekét . Bár a tanítást továbbra is folytatta , a kutatásokra kevesebb ideje maradt ezután . 1886-ban másodszor is megnősült , Sophie Sackot vette feleségül , tőle egy újabb gyermeke született . Két évvel később , augusztusén Bonnban hunyt el . Munkássága Clausius doktori dolgozata a légköri jelenségekről szólt . Fő tézise szerint az , hogy napközben kéknek , napfelkeltekor és napnyugtakor pedig különféle árnyalatú vörösnek látjuk az eget ( és a többi fényjelenség is ) végső soron a fénytöréssel és a fényvisszaverődéssel magyarázható . Később Lord Rayleigh bebizonyította , hogy az ég kék színe fényszórás következménye , azonban Clausis műve így is figyelemre méltó abból a szempontból , hogy a kor tudományos átlagánál jóval mélyebb matematikai eszköztárral dolgozott . Legfontosabb műve : “Über die bewegende Kraft der Wärme " ( A hő mozgatóerejéről) ben jelent meg és a hő mechanikai elméletével foglalkozott . Ebben az írásában bemutatta , hogy ellentmondás van Carnot alapelve és az energiamegmaradás elve között . Clausius az ellentmondás feloldására két törvényt vezetett be , a termodinamika első és második főtételét ( a harmadik főtételt Walther Hermann Nernst dolgozta kiközt ) . Ez a műve emelte elismert tudóssá . Leghíresebb tételét a termodinamika második főtételérőlben publikálta : ( Szokás ezt a következő alakban is idézni : A természetben nincs olyan folyamat , amelyben a hő önként , külső munkavégzés nélkül hidegebb testről melegebbre menne át . ) 1857-ben Clausius a kinetikus gázelmélethez járult hozzá azzal , hogy August Krönig nagyon egyszerű kinetikus modelljébe bevezette a transzlációs , rotációs és vibrációs molekuláris mozgásokat . Ugyanebben a művében vezette be a részecskékre vonatkozóan a közepes szabad úthossz fogalmát . Levezette a termodinamikában jelentős Clausius–Clapeyron-egyenletet . A két halmazállapot fázisátalakulásának leírására szolgáló formulátben javasolta Émile Clapeyron . Természetfelfogása szélsőségesen mechanikus és determinisztikus volt , amit jól érzékeltet az alábbi idézet : „ A világmindenséget felhúzták , mint az órát , egyszer s mindenkorra húzták fel , ha a rugója lejár — mindennek vége . Ami meg a teret és az időt illeti , azok csak az emberi értelem koncepciói , a természetben nem léteznek.” Entrópia Clausiusben adta meg az entrópia első matematikai megfogalmazását ( magát az entrópia szót is ő alkotta meg ) . Mértékegységként a ma már elavult Clausiust használta ( jele : Cl ) . Az entrópia név a görög en és tropein szavak összetételéből származik , és jelentése körülbelül „ átalakító tartalom” ( “Verwandlungsinhalt " ) . 1 Clausius ( Cl ) =kalória/Celsius-fok ( cal /°C ) =1868 joule/ kelvin ( J/K ) Azös értekezés zárásaként Clausius a következőképpen fogalmazta meg a termodinamika első két főtételét : Ez utóbbi megállapítást szokás Clausius tévedésének nevezni , ebből következett ugyanis a hőhalál víziója , mely a XIX. században oly rémülettel töltötte el a kortársakat . Magára hagyott rendszerben ugyanis az entrópia valóban maximumra törekszik , és ha ezt eléri , beáll a termikus egyensúlyi állapot . Az univerzum esetében ez azt jelenti , hogy amint az entrópia eléri a maximumot , beáll a végleges egyensúlyi állapot , vagyis tulajdonképpen bekövetkezik a világvége . A tévedés forrása , hogy az univerzumra nem alkalmazható a második főtétel , az ugyanis csak homogén , véges kiterjedésű termodinamikai rendszerek véges időn belül bekövetkező változásait írja le , márpedig az univerzumra ( jelenlegi ismereteink szerint ) a fentiek közül egyik sem igaz . Publikációk English translations of nine papers . Jegyzetek Fordítás Német fizikusok 1822-ben született személyek 1888-ban elhunyt személyek Német matematikusok MTA-tagok Német egyetemi , főiskolai oktatók