Rudolf Clausius

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Rudolf Clausius
Clausius.jpg
Életrajzi adatok
Született 1822. január 2.
Köslin, Poroszország
Elhunyt 1888. augusztus 24. (66 évesen)
Bonn, Poroszország
Sírhely Alter Friedhof
Születési neve Rudolf Gottlieb
Ismeretes mint a termodinamika második főtételének egyik megfogalmazója és az entrópia fogalom megalkotója
Nemzetiség német
Iskolái
Szakmai kitüntetések
  • Copley-érem
  • A művészetek és a tudományok érdemrendje
  • Pour le Mérite
  • Poncelet-díj
  • Bavarian Maximilian Order for Science and Art

Rudolf Clausius aláírása
Rudolf Clausius aláírása
Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Rudolf Clausius témájú médiaállományokat.

Rudolf Julius Emanuel Clausius (született Rudolf Gottlieb;[1] 1822. január 2. – 1888. augusztus 24.) német fizikus és matematikus, a termodinamika tudományának egyik fő megalapozója.[2] A Sadi Carnot nevéhez köthető Carnot-ciklust újrafogalmazva a hőtan tudományát elméletileg megalapozottabbá tette. Legfontosabb írása 1850-ben jelent meg és A hő mozgatóerejéről[3] címet viseli, ebben fogalmazódik meg először a termodinamika második főtételének gondolata. 1865-ben vezette be az entrópia fogalmát, 1870-ben pedig a viriáltételt.[4]

Élete[szerkesztés]

Clausius Köslinben (ma: Koszalin, Lengyelország) született, Poroszország Pomeránia tartományában. Apja protestáns lelkész és tanfelügyelő volt,[5] 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.[6]

Munkássága[szerkesztés]

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.[7] 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 Clausiust elismert tudóssá.

Clausius leghíresebb tételét a termodinamika második főtételére vonatkozóan 1854-ben publikálta:[8]

„Hő nem mehet át hidegebb testről melegebbre, csak ha ugyanakkor más változás is bekövetkezik.”

(Szokás ezt még 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.[9][10][11]

Clausius levezette a termodinamikában jelentős Clausius–Clapeyron-egyenletet. Az egyenletet, mely két halmazállapot közötti fázisátalakulás leírására szolgál, még 1834-ben vetette fel Émile Clapeyron.

Entrópia[szerkesztés]

Clausius 1865-ben adta meg az entrópia első matematikai megfogalmazását (magát az entrópia szót is ő alkotta meg).[6] 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").[3][12]

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:[3]

„Az univerzum energiája állandó.
Az univerzum entrópiája a maximumra törekszik.”

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 bekövetekező változásait írja le, márpedig az univerzumra (jelenlegi ismereteink szerint) a fentiek közül egyik sem igaz.[13]

Publikációk[szerkesztés]

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. Atkins, P.W. (1984), The Second Law, New York: Scientific American Library, ISBN 0-7167-5004-X
  2. Cardwell, D.S.L. (1971), From Watt to Clausius: The Rise of Thermodynamics in the Early Industrial Age, London: Heinemann, ISBN 0-435-54150-1
  3. ^ a b c Clausius, R.. The Mechanical Theory of Heat – with its Applications to the Steam Engine and to Physical Properties of Bodies. London: John van Voorst (1867). Hozzáférés ideje: 2012. június 19.  Contains English translations of many of his other works.
  4. Clausius, RJE (1870). „On a Mechanical Theorem Applicable to Heat”. Philosophical Magazine, Ser. 4 40, 122–127. o.  
  5. Emilio Segrè (2012). From Falling Bodies to Radio Waves: Classical Physicists and Their Discoveries. Courier Dover Publications. p. 228
  6. ^ a b Cropper, William H.. The Road to Entropy Rudolf Clausius, Great Physicists: The Life and Times of Leading Physicists from Galileo to Hawking. Oxford University Press, 93–105. o (2004). ISBN 978-0-19-517324-6. Hozzáférés ideje: 2014. március 25. 
  7. Clausius, R. (1850). „[1]”. Annalen der Physik 79, 368–397, 500–524. o. DOI:10.1002/andp.18501550403.  . See English Translation: On the Moving Force of Heat, and the Laws regarding the Nature of Heat itself which are deducible therefrom. Phil. Mag. (1851), series 4, 2, 1–21, 102–119. Also available on Google Books.
  8. Clausius, R. (1854). „Ueber eine veränderte Form des zweiten Hauptsatzes der mechanischen Wärmetheoriein”. Annalen der Physik und Chemie 93 (12), 481–506. o. (Hozzáférés ideje: 2012. június 25.)  
  9. Clausius, R. (1857), "Über die Art der Bewegung, die wir Wärme nennen", Annalen der Physik 100: 353–379, doi:10.1002/andp.18571760302, <http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15185v/f371.table>
  10. Clausius, R. (1862), "Über die Wärmeleitung gasförmiger Körper", Annalen der Physik 115: 1–57, doi:10.1002/andp.18621910102, <http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15200x/f13.table>
  11. Clausius, R. (1864), Abhandlungen über die Mechanische Wärmetheorie. Electronic manuscript from the Bibliothèque nationale de France.
  12. Clausius, R. (1865), "Ueber verschiedene für die Anwendung bequeme Formen der Hauptgleichungen der mechanischen Wärmetheorie", Annalen der Physik 125: 353–400, doi:10.1002/andp.18652010702, <http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k152107/f369.table>
  13. Bihari Péter (2001), Műszaki termodinamika jegyzet, pp. 55, <ftp://ftp.energia.bme.hu/pub/muszaki_hotan/Termodinamika_jegyzet.pdf>

Fordítás[szerkesztés]

  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Rudolf Clausius című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.