Рудолф Клаузијус

Немачки физичар и математичар

Рудолф Јулиус Емануел Клаузијус (Rudolf Julius Emanuel Clausius) (2. јануара 1822. - 24. августа 1888.) био је немачки физичар и математичар. Сматра се једним од оснивача науке о термодинамици [1]. Својим преправљањем принципа Сади Карноа, познатог као Карноов циклус, пружио је темељнију основу за теорију топлоте. Његов најважнији рад је „О покретној сили топлоте“ (1850) [2][3]. Први је објавио други закон термодинамике. Он је увео концепт ентропије 1865. и вирал[a] теорему о топлоти 1870. године. [4]. Проучавајући термодинамичке процесе, увео је концепт ентропије, развио кинетичку теорију топлоте и установио да је специфична топлота идеалног гаса константна Клаузијусов закон.

Рудолф Јулиус Емануел Клаузијус
Clausius.jpg
Клаузијус
Датум рођења(1822-01-02)2. јануар 1822.
Место рођењаКослин, Померанија,
(данашњи Косзалин, Пољска)
Пруска
Датум смрти2 јануар, 1822.(1822-01-02)(−66 год.)
Место смртиБон, провинција Рајна,
Прусka
ПољеФизика, Математика, Термодинамика
Познат по-Други закон термодинамике
-творац концепта ентропије
-Клаузијус-Мосоти однос
-Клаузијус-Kлаперон однос
-Клаузијус-Ранкинеов процес
-Клаузијус теорема
-Клаузијус-Духем неједнакост
-Вириал теорема
-дисгрегација
НаградеГвоздени крст (1870)
Хуигенс медаља (1870)
Цоплеи медаља (1879)
Понцелет награда (1883)
Орден за заслуге за уметност и науку (1888)
ПотписRudolf Clausius signature.svg

БиографијаУреди

Клаузије је рођен у Кослину (данас Косзалин у Пољској) у покрајини Помераниа у Пруској. Отац му је био протестантски пастор и школски инспектор[5], и ишао је у школу свог оца. После неколико година, отишао је у Гимназију у Стетину (сада Шечецин).

Клаузије је дипломирао на Берлинском универзитету 1844. године, где је студирао математику и физику, са њим су студирали и Густав Магнус, Петер Густав Лејжне Дериклет и Јакоб Стаинер. Такође је студирао историју код Леополда фон Ранкеа. Током 1847. године докторирао је на Универзитету у Халеу о оптичким ефектима у Земљиној атмосфери. Потом је постао професор физике на Краљевској артиљеријској и инжењерској школи у Берлину и Приват дозент на Берлинском универзитету. 1855. постао је професор на ЕТХ Цирих, Швајцарском савезном технолошком институту у Цириху, где је боравио до 1867. Преселио се у Вурзбург 1867. године. а две године касније, 1869. у Бон.

Током Француско-Прусог рата Клаузије је 1870. организовао корпус хитне помоћи. Рањен је у битци, а своје услуге одликован је Гвозденим крстом.

Његова супруга Аделаида Римпхам умрла је на порођају 1875. године, оставивши га да сам одгаја њихово шесторо деце. Наставио је да предаје, али је због тога имао мање времена за истраживање.

Оженио се 1886. са Софијом Сак и са њом је имао још једно дете.

Умро је у Бону у Немачкој, 24. августа 1888. године[6].

РадУреди

Цлаусијусова докторска теза о рефракцији светлости образлаже да током дана гледамо плаво небо и различите нијансе црвене при изласку и заласку сунца због рефлексије и рефракције светлости. Касније би лорд Раилих показао да је то у ствари последица распршења светлости, али без обзира на то, Цлаусиус је користио далеко више математички приступ него што су неки други користили.

Његов најпознатији рад, (Ueber die bewegende Kraft der Wärme) „О покретној снази топлоте“ [7], објављен је 1850. године и бавио се механичком теоријом топлоте. У овом раду показао је да постоји контрадикција између Царнотовог принципа и концепта очувања енергије. Клаузије је друкчије изложио Први и други закона термодинамике да би превазишао ову контрадикцију. Трећи закон термодинамике развио је Валтхер Нернст током 1906.1912..

Клаузијусов најпознатији изказ другог термодинамичког закона објављен је на немачком 1854[8], и на енглеском 1856[9].

Топлота никада не може прећи са хладнијег у топлије стање без неке друге промене, повезане с тим, која се дешава истовремено.

Током 1857. године, Клаусиус је допринео пољу кинетичке теорије након што је рафинирао веома једноставан гас-кинетички модел Аугуста Кронига који укључује транслационе, ротационе и вибрационе молекуларне покрете. У истом том раду представио је концепт 'Средњег слободног пута' честице[10][11][12].

Клаузијус је из термодинамике изводити закључак да је однос Клаусијус-Клапеирон однос, који представља карактеристику фазног прелаза између два стања материје, као што су чврста и течна, првобитни закључак је развио 1834. године Емил Клапеирон.

Цлаусијус је 1870. године дао виралну теорему, која представља однос између просечног времена кинетичке енергије и просечног времена потенцијалне енергије затвореног непокретног физичког система. Због тога је повезан са механиком и затвореним термодинамичким системом.

Клаусијус је такође увео средњи слободни пут у физику, темељни концепт статистичке механике.

ЕнтропијаУреди

Клаусијус је 1865. дао прву математичку верзију концепта ентропије, и дао и му име[6](. Клаузије је одабрао реч јер је значење (од грчког εν „у“ и τροπη „преображај“) „трансформација садржаја“ или „садржај трансформације“ (Verwandlungsinhalt)[2][13]. За ентропију је користио напуштену јединицу Clausius (симбол: Cl) [14].

1 Клаусијус (Cl) = 1 калорија / степен Целзијуса (цал / ° Ц) = 4.1868 џула по келвину (Ј / К)
 

Оријентциони рад из 1865. године у који је увео концепт ентропије завршава се следећим кратким прегледом првог и другог закона термодинамике[2]:

  • Енергија универзума је константна.
  • Ентропија универзума тежи максимуму.

Клаузијус-Ранкинеов процесУреди

 
Клаузијус-Ранкинеов процес

Клаузијус-Ранкинеов процес[15] је термодинамички кружни процес у којем се из топлотне енергије добија механичка енергија, при чему се као радни медијум користи водена пара.

У техници се тај процес остварује у термоенергетском постројењу комбинацијом следеће основне опреме:

  • парном машином или парном турбином, где се део топлотне енергије коришћењем водене паре претвара у механичку енергију
  • кондензатором, у којем се пара кондензује одвођењем топлоте, најчешће помоћу расхладне воде
  • напојном пумпом, којом се кондензат поновно враћа у генератор паре

Клаусијус-Клаперон једначинаУреди

Клаусијус-Клапеирон једначина једна је од основних термодинамичких једначина која описује изотермалне фазне прелазе типа 1 (на пример, топљење или испаравање).

 
Типични фазни дијаграм температуре и притиска . Клаусиус-Цлапеиронова једначина може се користити за утврђивање односа температуре и притиска на границама фаза

Ако је:

  •   степен криве промене стања,
  •   латентна енталпија промене стања,
  •   одговарајући волумени 2 фазе, а
  •   термодинамичка температура на којој се промена збива,

једначина гласи:

 

Фазни прелазиУреди

Фазни прелази су промене стања одређене фазе (елементарне, једињења, еутектике, периферне итд.), при промени температуре. Следећа фазни прелази су различити:

  • фазни прелази типа 1, у којима су слободне енталпијске равнотеже у обе фазе једнаке по вредности, али се истовремено ентропија и запремина драматично мењају. Прелази фазе 1 укључују, на пример, топљење, испаравање и сублимацију.
  • фазни прелази типа 2 чија се енталпија, ентропија или запремина не мењају у равнотежи. У фазне прелазе типа 2, где на пример, материје губе своја феромагнетна својства, суперпроводљивост, процесе разградње и формирања интерметалних једињења у чврстој фази.

ПризнањаУреди

  • Почасно чланство у институцији инжењера и бродоградитеља у Шкотској 1859. године. IESIS
  • Гвоздени крст 1870. године
  • Члан Краљевског друштва Лондона 1868.
  • Медаља Цоплеи добио је 1879. године.
  • Члан Краљевске Шведске академије наука 1878.
  • Хуигенс-ова медаља 1870. године
  • Страни члан Национална академија у Линцеи у Риму 1880
  • Члан Немачке академије наука Леополдина 1880. године
  • Понцелет награда 1883.
  • Почасни докторат на Универзитету у Вурзбургу 1882. године.
  • Страни члан Академије наука и наука Краљевине Холандије 1886.
  • Орден за заслуге за уметност и науку 1888
  • Лунарни кратер Клаусиус (кратер) који је добио име у његову част.
  • Спомен обележје у његовом родном граду Косзалин 2009. године

Погледај јошУреди

НапоменеУреди

  1. ^ Реч вириал потиче од вис , латинске речи за "силу" или "енергију", а техничку дефиницију дао је 1870. године Рудолф Клаусиус()

ПубликацијеУреди

РеференцеУреди

  1. ^ Cardwell, D.S.L. (1971), From Watt to Clausius: The Rise of Thermodynamics in the Early Industrial Age, London: Heinemann, ISBN 978-0-435-54150-7 
  2. 2,0 2,1 2,2 Clausius, R. (1867). The Mechanical Theory of Heat – with its Applications to the Steam Engine and to Physical Properties of Bodies. London: John van Voorst. Приступљено 19. 6. 2012. »editions:PwR_Sbkwa8IC.«  Contains English translations of many of his other works.
  3. ^ Clausius, R. (1865), „Ueber verschiedene für die Anwendung bequeme Formen der Hauptgleichungen der mechanischen Wärmetheorie”, Annalen der Physik, 125 (7): 353—400, Bibcode:1865AnP...201..353C, doi:10.1002/andp.18652010702 
  4. ^ Clausius, RJE (1870). „On a Mechanical Theorem Applicable to Heat”. Philosophical Magazine. 4th Series. 40: 122—127. 
  5. ^ Emilio Segrè (2012). From Falling Bodies to Radio Waves: Classical Physicists and Their Discoveries. Courier Dover Publications. p. 228
  6. 6,0 6,1 Cropper, William H. (2004). „The Road to Entropy Rudolf Clausius”. Great Physicists: The Life and Times of Leading Physicists from Galileo to Hawking. Oxford University Press. стр. 93—105. ISBN 978-0-19-517324-6. Приступљено 10. 4. 2020. 
  7. ^ Clausius, R. (1850). „Ueber die bewegende Kraft der Wärme und die Gesetze, welche sich daraus für die Wärmelehre selbst ableiten lassen”. Annalen der Physik. 79 (4): 368—397, 500—524. Bibcode:1850AnP...155..500C. doi:10.1002/andp.18501550403. hdl:2027/uc1.$b242250. . 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. Bibcode:1854AnP...169..481C. doi:10.1002/andp.18541691202. Приступљено 25. 6. 2012. 
  9. ^ Clausius, R. (август 1856). „On a Modified Form of the Second Fundamental Theorem in the Mechanical Theory of Heat”. Phil. Mag. 4. 12 (77): 81—98. doi:10.1080/14786445608642141. Приступљено 25. 6. 2012. 
  10. ^ Clausius, R. (1857), „Über die Art der Bewegung, die wir Wärme nennen”, Annalen der Physik, 100 (3): 353—379, Bibcode:1857AnP...176..353C, doi:10.1002/andp.18571760302 
  11. ^ Clausius, R. (1862), „Ueber die Wärmeleitung gasförmiger Körper”, Annalen der Physik, 115 (1): 1—57, Bibcode:1862AnP...191....1C, doi:10.1002/andp.18621910102 
  12. ^ Clausius, R. (1864), Abhandlungen über die Mechanische Wärmetheorie. Electronic manuscript from the Bibliothèque nationale de France.
  13. ^ Clausius, R. (1865), „Ueber verschiedene für die Anwendung bequeme Formen der Hauptgleichungen der mechanischen Wärmetheorie”, Annalen der Physik, 125 (7): 353—400, Bibcode:1865AnP...201..353C, doi:10.1002/andp.18652010702 
  14. ^ Huang, Mei-Ling; Hung, Yung-Hsiang; Chen, Wei-Yu (10. 4. 2020). „Neural Network Classifier with Entropy Based Feature Selection on Breast Cancer Diagnosis”. Journal of Medical Systems (на језику: енглески). 34 (5): 865—873. ISSN 1573-689X. PMID 20703622. doi:10.1007/s10916-009-9301-x. 
  15. ^ Schmidt, Achim (2019). „Technical Thermodynamics for Engineers”. books.google.rs. Springer. Приступљено 10. 4. 2020. 

Спољашње везеУреди