רודולף קלאוסיוס: ביוגרפיה ותרומות למדע - מַדָע - 2025

רודולף קלאוסיוס (1822-1888) היה פיזיקאי ומתמטיקאי גרמני, שניסח את החוק השני של התרמודינמיקה ונחשב בעיני רבים ממייסדי התרמודינמיקה. יחד איתו, דמויות כמו וויליאם תומסון וג'יימס ז'ול התפתחו בצורה חשובה ענף מדעי זה שביסוסו מיוחס לסאדי קרנו הצרפתית.

על עבודתו של קלאוסיוס הייתה השפעה חזקה על התפתחות התיאוריות שהציעו פיסיקאים חשובים אחרים. דוגמה לכך היא המקרה של תיאוריותיו של ג'יימס מקסוול, שהכיר בגלוי את השפעתו של קלאוסיוס ביצירתו שלו.

רודולף קלאוסיוס, 1822 - 1888

התרומות החשובות ביותר של רודולף קלוזיוס היו קשורות לתוצאות חקירותיו על השפעת החום על נוזלים וחומרים שונים.

ביוגרפיה

רודולף קלאוסיוס נולד ב- 2 בינואר 1822 בקובלין שבפומרניה, גרמניה. אביו של רודולף התייצב באמונה הפרוטסטנטית והיה לו בית ספר; זה שם שהמדען הזה קיבל את ההכשרה הראשונה שלו.

מאוחר יותר הוא נכנס לגימנסיה העירונית של סטטין (שנכתב בגרמנית בשם שצ'צ'ין) ושם המשיך בחלק מהאימונים שלו.

בשנת 1840 הוא נכנס לאוניברסיטת ברלין, ממנה סיים ארבע שנים לאחר מכן, בשנת 1844. שם למד פיזיקה ומתמטיקה, שתי דיסציפלינות בהן קלוזיוס התגלה כמיומן למדי מגיל צעיר מאוד.

לאחר ניסיון אקדמי זה, נכנס קלאוסיוס לאוניברסיטת האלי, שם השיג דוקטורט בשנת 1847 בזכות עבודה על האפקטים האופטיים הנוצרים על פני כדור הארץ כתוצאה מקיומה של האווירה.

מהעבודה הזו, שיש לה כמה פגמים מבחינת הגישה, התברר שלרודולף קלוזיוס היו מתנות ברורות למתמטיקה, וכיכולותיו הגיבו בצורה מושלמת לתחום הפיזיקה התיאורטית.

עקרונות התרמודינמיקה

לאחר קבלת הדוקטורט בשנת 1850, קיבל קלאוזיוס תפקיד כפרופסור לפיזיקה בבית הספר המלכותי להנדסה וארטילריה בברלין; שם הוא היה עד 1855.

בנוסף לתפקיד זה, קלוסיאוס עבד גם באוניברסיטת ברלין כפרטיזנט, פרופסור שיכול היה לתת שיעורים לסטודנטים, אך שכר הטרחה לא הוענק על ידי האוניברסיטה, אך הסטודנטים עצמם היו אלה ששילמו עבור שיעורים אלה.

1850 הייתה גם השנה בה פרסם רודולף קלאוסיוס מה תהיה העבודה החשובה ביותר שלך: על כוחות התנועה שנגרמו על ידי היט.

הוראה ותיאוריה קינטית

בשנת 1855 שינה קלאוסיוס את סצנתו וקיבל משרת הוראה במכון הטכנולוגי הפדרלי של שוויץ, שבסיסו בציריך.

בשנת 1857 התמקד בלימוד תחום התיאוריה הקינטית; זה היה בזמן שהוא החל להתנסות במושג "נתיב ממוצע חופשי של חלקיק."

מונח זה מתייחס למרחק בין שני מפגשים, בזה אחר זה, של המולקולות המרכיבות גז. תרומה זו הייתה רלוונטית מאוד גם לתחום הפיזיקה.

שלוש שנים לאחר מכן נישא קלאוסיוס לאדלייד רימפם, עמו נולדו לו שישה ילדים, אך נפטר בשנת 1875 וילד את שני ילדיהם האחרונים של הזוג.

קלאוסיוס היה במכון הטכנולוגי הפדרלי של שוויץ מספר שנים, עד 1867, ושם הקדיש עצמו להרצות בפיזיקה. באותה שנה עבר לוירצבורג, שם עבד גם כמורה.

בשנת 1868 השיג חברות בחברה המלכותית של לונדון. הוא לימד בוירצבורג עד שנת 1869, השנה בה לימד פיזיקה באוניברסיטת בון בגרמניה. באוניברסיטה זו הוא לימד עד סוף ימיו.

השתתפות במלחמה

במסגרת המלחמה הפרנקו-פרוסית, קלאוסיוס היה כבן 50. באותה תקופה ארגן כמה מתלמידיו לחיל אמבולנס מתנדב ששירת בסכסוך, שהתרחש בין השנים 1870 - 1871.

כתוצאה מפעולה הרואית זו, קיבל קלאוסיוס את צלב הברזל, הודות לשירות שהעניק לצי הגרמני.

כתוצאה מהשתתפות זו, היה לקלוסיוס פצע מלחמה ברגלו, מה שגרם לו מאוחר יותר אי נוחות שהיה עד סוף ימיו.

הכרה

בשנת 1870 רודולף קלאוסיוס השיג את מדליית הויגנס ובשנת 1879 הוא קיבל את מדליית קופי, פרס שהעניקה החברה המלכותית של לונדון לאלה שתרמו תרומות רלוונטיות בתחום הביולוגיה או הפיזיקה.

בשנת 1878 התמנה לחבר באקדמיה המלכותית השוודית למדעים, ובשנת 1882 קיבל תואר דוקטור לשם כבוד מאוניברסיטת ווזבורג.

בשנת 1883 הוא קיבל את פרס Poncelet, פרס שהעניקה האקדמיה הצרפתית למדעים לכל אותם מדענים שתרמו תרומה משמעותית בתחום המדע בכלל.

לבסוף, אחת ההכרות החשובות ביותר שנעשו בפני מדען גרמני זה היא שמכתש על הירח נקרא על שמו: מכתש קלאוסיוס.

מוות

רודולף קלסיוס נפטר ב- 24 באוגוסט 1888 בבון, ב מולדת גרמניה. שנתיים קודם לכן, בשנת 1886, התחתן עם סופי סטאק.

בשנים האחרונות לחייו הוא שם מעט מחקר בצד כדי להקדיש את עצמו לילדיו; בנוסף, הוא סבל מפציעה ברגלו בזמן שהשתתף במלחמה, מצב שלא אפשר לו לנוע באותה קלות כמו בזמנים אחרים.

תחום המחקר שלו באותה תקופה, התיאוריה האלקטרו-דינמית, תפס מקום מושב בגלל כל ההקשר הזה. למרות זאת, קלאוסיוס המשיך ללמד ברמה האוניברסיטאית עד מותו.

יתרון אחד שהיה לו היה בכך שהוא הצליח ליהנות מהאישור שנתנו המדענים החשובים ביותר באותה תקופה בעודו בחיים; ויליאם תומסון, ג'יימס מקסוול וג'וז'יה גיבס, בין רבים אחרים.

המדענים המהוללים הללו וקהילת המדע בכלל זיהו אותו באותה תקופה כאיש שהקים תרמודינמיקה. גם כיום תגלית זו מוכרת כחשובה והכי חשובה.

תרומות

קרן התרמודינמיקה

קלוזיוס, שנחשב לאחד מאבות התרמודינמיקה, סיפק בסיסים חשובים להתפתחות הצעותיו הבסיסיות.

כמה דמויות חשובות בפיזיקה טענו כי עבודתו של קלאוסיוס היא שהבטיחה את יסודות התרמודינמיקה עם הגדרות ברורות וגבולות מוגדרים.

תשומת לבו של קלוסיאוס הייתה ממוקדת באופי תופעות מולקולריות. מעיון בתופעות אלה נבעו ההצעות שהוא עצמו ניסח על חוקי התרמודינמיקה.

תרומה לתאוריה הקינטית של גזים

עבודתו של קלאוסיוס על מולקולות הגזים האינדיבידואליות הייתה מכרעת להתפתחות התיאוריה הקינטית של הגזים.

תיאוריה זו פותחה על ידי ג'יימס מקסוול בשנת 1859 על בסיס עבודתו של קלאוסיוס. תחילה נמתחה ביקורת על ידי קלאוסיוס ובהתבסס על ביקורות אלה, מקסוול עדכן את התיאוריה שלו בשנת 1867.

תרומתו העיקרית של קלאוסיוס בתחום זה הייתה פיתוח קריטריון להבחנה בין אטומים ומולקולות, והראה כי מולקולות הגז היו גופים מורכבים עם חלקים מכוננים שזזים.

החוק השני של התרמודינמיקה

קלאוסיוס היה זה שהציג את המונח "אנטרופיה" בתרמודינמיקה והשתמש במושג זה כדי ללמוד תהליכים, הפיכים ובלתי הפיכים כאחד, בתחום זה של ידע.

קלאוסיוס איפשר למושג האנטרופיה להיות קשור למושג פיזור האנרגיה כמושגים "סיאמיים" עקב מערכת היחסים ההדוקה שלהם.

זה סימן הבדל מהותי במושגים דומים שניסו לתאר את אותן תופעות.

מושג האנטרופיה, כפי שקלאוסיוס הציע זאת, היה מעט יותר מהשערה בתקופתו. בסופו של דבר הוכח כי קלאוזיוס צודק.

השיטה המתמטית של קלאוסיוס

אחת התרומות של קלאוסיוס למדע הייתה פיתוח שיטה מתמטית שמילאה תפקיד ייחודי בתרמודינמיקה. שיטה זו הייתה שימושית ביישום שלה לתיאוריה המכנית של החום.

לעתים קרובות מתעלמים מהתרומה הזו של קלאוסיוס, בעיקר בגלל הדרך המבלבלת בה הציג אותה מחברו.

עם זאת, סופרים רבים רואים כי הבלבול הזה היה נפוץ אצל פיזיקאים ואין סיבה לבטלו.

תיאוריה מכנית של חום

קלאוזיוס פיתח את מה שכונה התיאוריה המכנית של החום. זו הייתה אחת התרומות החשובות ביותר שלו לתרמודינמיקה.

הבסיס של תיאוריה זו נחשב לחום כצורת תנועה.

זה אפשר היה להבין שכמות החום הדרושה לחימום והרחבת נפח הגז תלויה בדרך שבה הטמפרטורה האמורה והנפח האמור משתנים במהלך התהליך.

הפניות

1. דוב אנטרופיה ופיזור. מחקרים היסטוריים במדעי הפיזיקה. 1970; 2 (1970): 321–354.
2. Ketabgian T. (2017). אנרגיית האמונה: רוח היקום הבלתי נראה של התרמודינמיקה. במדע מוזר (עמ '254–278).
3. קליין מ. גיבס על קלאוזיוס. מחקרים היסטוריים במדעי הפיזיקה. 1969; 1 (1969): 127-149.
4. מדעים א.א. רודולף יוליוס עמנואל קלוזיוס. הליכי האקדמיה האמריקאית לאמנויות ומדעים. 1889; 24: 458-465.
5. תיאוריית הגזים של וולף א. קלאוסיוס ומקסוול. מחקרים היסטוריים במדעי הפיזיקה. 1970; 2: 299-319.
6. השיטה המתמטית של יגי א. קלוסיאוס והתיאוריה המכנית של החום. מחקרים היסטוריים במדעי הפיזיקה. 1984; 15 (1): 177–195.