RUDOLF CLAUSIUS: BIOGRAFIA E CONTRIBUTI ALLA SCIENZA - SCIENZA - 2024

Rudolf Clausius (1822-1888) è stato 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 hanno sviluppato in modo importante questo ramo della scienza la cui fondazione è attribuita al francese Sadi Carnot.

Il lavoro di Clausius ha avuto un forte impatto sullo sviluppo delle 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 proprio lavoro.

Rudolf Clausius, 1822-1888

I contributi più importanti di Rudolf Clausius erano legati ai risultati delle sue ricerche sull'effetto del calore su diversi fluidi e materiali.

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; Fu lì che questo scienziato ebbe il suo primo addestramento.

Successivamente, è entrato nella palestra cittadina di Stettino (scritto in tedesco come Stettino) e lì ha continuato parte della sua formazione.

Nel 1840 entrò all'Università di Berlino, presso la quale si laureò quattro anni dopo, nel 1844. Lì studiò fisica e matematica, due discipline per le quali Clausius si dimostrò abbastanza abile fin dalla tenera età.

Dopo questa esperienza accademica, Clausius entrò all'Università di Halle, dove ottenne un dottorato nel 1847 grazie ad un lavoro sugli effetti ottici che si generano sul pianeta Terra in conseguenza dell'esistenza dell'atmosfera.

Da questo lavoro, che presentava alcuni difetti in termini di approccio, divenne evidente che Rudolf Clausius aveva chiare doti per la matematica e che le sue capacità rispondevano perfettamente al campo della fisica teorica.

Principi di termodinamica

Dopo aver conseguito il dottorato nel 1850, Clausius ottenne un posto come professore di fisica presso la Royal School of Engineering and Artillery di Berlino; lì rimase fino al 1855.

Oltre a questa posizione, Clausius ha lavorato anche presso l'Università di Berlino come privatdozent, un professore che poteva dare lezioni agli studenti, ma le cui tasse non erano assegnate dall'università, ma gli studenti stessi erano quelli che pagavano queste lezioni.

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

Insegnamento e teoria cinetica

Nel 1855 Clausius cambiò scena e ottenne un posto di insegnante presso l'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia, con sede a Zurigo.

Nel 1857 si concentrò sullo studio del campo della teoria cinetica; fu in questo momento che iniziò a sperimentare il concetto di "percorso medio libero di una particella.

Con questo termine si intende la distanza tra due incontri, uno dopo l'altro, delle molecole che compongono un gas. Questo contributo è stato molto rilevante anche per il campo della fisica.

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

Clausius rimase all'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia per diversi anni, fino al 1867, e lì si dedicò a lezioni di fisica. Nello stesso anno si trasferisce a Würzburg, dove lavora anche come insegnante.

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

Partecipazione alla guerra

Nel contesto della guerra franco-prussiana, Clausius aveva circa 50 anni. A quel tempo organizzò molti dei suoi studenti in un corpo di ambulanze volontario che prestò servizio nel conflitto, che ebbe luogo tra il 1870 e il 1871.

In conseguenza di questa azione eroica, Clausius ricevette la Croce di Ferro, grazie al servizio reso alla marina tedesca.

In conseguenza di questa partecipazione, Clausius ebbe una ferita di guerra alla gamba, che in seguito gli causò un disagio presente fino alla fine della sua vita.

riconoscimenti

Nel 1870 Rudolf Clausius ottenne la Medaglia Huygens e nel 1879 la Medaglia Copley, un premio assegnato dalla Royal Society di Londra a coloro che hanno dato contributi rilevanti nel campo della biologia o della fisica.

Nel 1878 fu nominato membro dell'Accademia reale svedese delle scienze e nel 1882 ricevette un dottorato onorario dall'Università di Wüzburg.

Nel 1883 ricevette il Poncelet Prize, un premio assegnato dall'Accademia delle scienze francese a tutti quegli scienziati che hanno dato contributi significativi nel campo della scienza in generale.

Infine, uno dei riconoscimenti più importanti fatti a questo scienziato tedesco è che un cratere sulla Luna è stato intitolato a lui: il cratere Clausius.

Morte

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

Negli ultimi anni della sua vita ha messo un po 'da parte la ricerca per dedicarsi ai figli; Inoltre, aveva subito un infortunio alla gamba mentre partecipava alla guerra, situazione che non gli permetteva di muoversi agevolmente come in altri tempi.

Il suo campo di ricerca a quel tempo, la teoria elettrodinamica, passò in secondo piano a causa di tutto questo contesto. Nonostante questo, Clausius ha continuato a insegnare a livello universitario fino alla sua morte.

Un vantaggio che aveva era quello di poter godere dell'approvazione data dai più importanti scienziati dell'epoca mentre era ancora in vita; William Thomson, James Maxwell e Josiah Gibbs, tra molti altri.

Questi illustri scienziati e la comunità scientifica in generale lo hanno riconosciuto all'epoca come l'uomo che ha fondato la termodinamica. Ancora oggi questa scoperta è riconosciuta come la più importante e epocale.

contributi

Fondazione termodinamica

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

Alcune figure importanti della fisica hanno affermato che è stato il lavoro di Clausius che ha garantito le basi della termodinamica con definizioni chiare e confini definiti.

L'attenzione di Clausius era focalizzata sulla natura dei fenomeni molecolari. Dallo studio di questi fenomeni derivarono le proposizioni da lui stesso formulate 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 è stata sviluppata da James Maxwell nel 1859 sulla base del lavoro di Clausius. Inizialmente fu criticato da Clausius e sulla base di queste critiche Maxwell fece un aggiornamento della sua teoria nel 1867.

Il contributo principale di Clausius in questo campo è stato lo sviluppo di un criterio per distinguere atomi e 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" nella termodinamica e ha utilizzato questo concetto per studiare i processi, sia reversibili che irreversibili, in quest'area della conoscenza.

Clausius ha permesso che il concetto di entropia fosse correlato al concetto di dissipazione di energia come concetti "siamesi" a causa della loro stretta relazione.

Ciò ha segnato una differenza sostanziale con concetti simili che hanno cercato di descrivere gli stessi fenomeni.

Il concetto di entropia, come lo proponeva Clausius, ai suoi tempi era poco più che un'ipotesi. Alla fine Clausius ha dimostrato di avere ragione.

Il metodo matematico di Clausius

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

Questo contributo di Clausius è spesso trascurato, principalmente a causa del modo confuso in cui il suo autore lo ha presentato.

Tuttavia, molti autori ritengono che queste confusioni fossero comuni nei fisici e non c'è motivo per respingerle.

Teoria meccanica del calore

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

La base di questa teoria considerava 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 (pagg. 254–278).
3. Klein M. Gibbs su Clausius. Studi storici nelle scienze fisiche. 1969; 1 (1969): 127-149.
4. Scienze AA Rudolf Julius Emanuel Clausius. Atti dell'American Academy of Arts and Sciences. 1889; 24: 458-465.
5. Wolfe E. Clausius e la teoria cinetica dei gas di Maxwell. Studi storici nelle scienze fisiche. 1970; 2: 299-319.
6. Metodo matematico di Yagi E. Clausius e teoria meccanica del calore. Studi storici nelle scienze fisiche. 1984; 15 (1): 177–195.