Rudolf Clausius

لا يمكن للمجموع الجبري لجميع التحولات التي تحدث في عملية دورية أن يكون إلا موجباً، أو في أقصى الحالات مساوياً للصفر.

Rudolf Julius Emanuel Clausius كان فيزيائياً وعالم رياضيات ألمانياً ويعتبر أحد المؤسسين الرئيسيين لعلم الديناميكا الحرارية. من خلال إعادة صياغته لمبدأ Sadi Carnot المعروف باسم دورة Carnot، أعطى نظرية الحرارة أساساً أكثر صحة وسلامة. أهم أوراقه، "On the Moving Force of Heat"، المنشورة عام 1850، وضعت أول مرة الأفكار الأساسية للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. في عام 1865 قدم مفهوم الإنتروبيا. في عام 1870 قدم نظرية الفيريال التي طبقت على الحرارة.

الحياة

وُلد Clausius في Köslin، وهي الآن Koszalin بولندا في مقاطعة Pomerania في بروسيا. كان والده قساً بروتستانتياً ومفتشاً مدرسياً، ودرس Rudolf في مدرسة والده. في عام 1838، ذهب إلى Gymnasium في Stettin. تخرج Clausius من جامعة برلين عام 1844 حيث درس الرياضيات والفيزياء منذ عام 1840 مع، من بين آخرين، Gustav Magnus و Peter Gustav Lejeune Dirichlet و Jakob Steiner. درس أيضاً التاريخ مع Leopold von Ranke. خلال عام 1848، حصل على درجة الدكتوراه من جامعة Halle عن التأثيرات البصرية في الغلاف الجوي للأرض. في عام 1850 أصبح أستاذاً للفيزياء في مدرسة المدفعية الملكية والهندسة في برلين و Privatdozent في جامعة برلين. في عام 1855 أصبح أستاذاً في ETH Zürich، المعهد السويسري الفيدرالي للتكنولوجيا في Zürich، حيث بقي حتى عام 1867. خلال تلك السنة، انتقل إلى Würzburg وبعد سنتين، في عام 1869 إلى Bonn.

في عام 1870 نظم Clausius فرقة إسعاف في الحرب الفرنسية البروسية. أصيب في المعركة، مما تركه بإعاقة دائمة. تم منحه وسام الصليب الحديدي لخدماته.

توفيت زوجته، Adelheid Rimpau عام 1875، تاركة له لرعاية ستة أطفال. في عام 1886، تزوج Sophie Sack، وأنجب طفلاً آخر. بعد سنتين، في 24 أغسطس 1888، توفي في Bonn بألمانيا.

العمل

كانت أطروحة Clausius للدكتوراه تتعلق بانكسار الضوء وقدمت فرضية بأننا نرى السماء زرقاء خلال النهار، وظلالاً مختلفة من الأحمر عند الشروق والغروب وبين ظواهر أخرى ناتجة عن انعكاس وانكسار الضوء. لاحقاً، أثبت Lord Rayleigh أنها كانت في الواقع بسبب تشتت الضوء، لكن بغض النظر، استخدم Clausius نهجاً أكثر رياضية مما استخدمه البعض.

أشهر أوراقه، Ueber die bewegende Kraft der Wärme "On the Moving Force of Heat and the Laws of Heat which may be Deduced Therefrom" نُشرت عام 1850، وتناولت النظرية الميكانيكية للحرارة. في هذه الورقة، أظهر أن هناك تناقضاً بين مبدأ Carnot ومفهوم حفظ الطاقة. أعاد صياغة Clausius قانونيّ الديناميكا الحرارية للتغلب على هذا التناقض القانون الثالث طُوِّر بواسطة Walther Nernst، خلال السنوات 1906–1912. جعلته هذه الورقة مشهوراً بين العلماء.

كان أشهر بيان من Clausius لقانون الديناميكا الحرارية الثاني منشوراً باللغة الألمانية عام 1854، وباللغة الإنجليزية عام 1856.

لا يمكن للحرارة أبداً أن تنتقل من جسم أبرد إلى جسم أكثر دفئاً دون حدوث بعض التغييرات الأخرى المرتبطة بها في الوقت نفسه.

خلال عام 1857، ساهم Clausius في مجال نظرية الحركية بعد تحسينه للنموذج البسيط جداً لـ August Krönig الحركي الغازي ليشمل الحركات الجزيئية الانتقالية والدورانية والاهتزازية. في نفس هذا العمل قدم مفهوم 'متوسط المسار الحر' للجزيء.

استنتج Clausius علاقة Clausius–Clapeyron من الديناميكا الحرارية. هذه العلاقة، التي تعتبر طريقة لتوصيف التحول الطوري بين حالتين من المادة مثل الصلب والسائل، كان قد طُوِّرت أصلاً عام 1834 بواسطة Émile Clapeyron.

الإنتروبيا

في عام 1865، أعطى Clausius أول نسخة رياضية من مفهوم الإنتروبيا، كما أعطاها اسمها. اختار Clausius الكلمة لأن المعنى من اليونانية ἐν en "في" و τροπή tropē "التحول" هو "محتوى التحول" أو "محتوى التحويل" "Verwandlungsinhalt". استخدم الوحدة المهجورة الآن 'رمز Clausius: Cl للإنتروبيا.

تنتهي الورقة البارزة عام 1865 التي قدم فيها مفهوم الإنتروبيا بالملخص التالي للقانون الأول والثاني للديناميكا الحرارية:

التكريمات

• العضوية الفخرية في مؤسسة المهندسين وبناة السفن في اسكتلندا عام 1859. IESIS مؤسسة المهندسين وبناة السفن في اسكتلندا
• الصليب الحديدي عام 1870
• زميل الجمعية الملكية لندن عام 1868 وحصل على وسام Copley عام 1879.
• عضو في الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم عام 1878.
• ميدالية Huygens عام 1870.
• عضو أجنبي في Accademia Nazionale dei Lincei في روما عام 1880
• عضو الأكاديمية الألمانية للعلوم Leopoldina عام 1880
• جائزة Poncelet عام 1883.
• الدكتوراه الفخرية من جامعة Würzburg عام 1882.
• عضو أجنبي في الأكاديمية الملكية الهولندية للفنون والعلوم عام 1886.
• Pour le Mérite للفنون والعلوم عام 1888
• فوهة القمر Clausius سميت تكريماً له.
• نصب تذكاري في مسقط رأسه Koszalin عام 2009

المنشورات

• 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. editions:PwR_Sbkwa8IC..mw-parser-output cite.citation{font-style:inherit}.mw-parser-output .citation q{quotes:"\"""\"""'""'"}.mw-parser-output .id-lock-free a,.mw-parser-output .citation .cs1-lock-free a{background:linear-gradienttransparent,transparent,url"//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/65/Lock-green.svg"right 0.1em center/9px no-repeat}.mw-parser-output .id-lock-limited a,.mw-parser-output .id-lock-registration a,.mw-parser-output .citation .cs1-lock-limited a,.mw-parser-output .citation .cs1-lock-registration a{background:linear-gradienttransparent,transparent,url"//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d6/Lock-gray-alt-2.svg"right 0.1em center/9px no-repeat}.mw-parser-output .id-lock-subscription a,.mw-parser-output .citation .cs1-lock-subscription a{background:linear-gradienttransparent,transparent,url"//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/aa/Lock-red-alt-2.svg"right 0.1em center/9px no-repeat}.mw-parser-output .cs1-subscription,.mw-parser-output .cs1-registration{color:#555}.mw-parser-output .cs1-subscription span,.mw-parser-output .cs1-registration span{border-bottom:1px dotted;cursor:help}.mw-parser-output .cs1-ws-icon a{background:linear-gradienttransparent,transparent,url"//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Wikisource-logo.svg"right 0.1em center/12px no-repeat}.mw-parser-output code.cs1-code{color:inherit;background:inherit;border:none;padding:inherit}.mw-parser-output .cs1-hidden-error{display:none;font-size:100%}.mw-parser-output .cs1-visible-error{font-size:100%}.mw-parser-output .cs1-maint{display:none;color:#33aa33;margin-left:0.3em}.mw-parser-output .cs1-subscription,.mw-parser-output .cs1-registration,.mw-parser-output .cs1-format{font-size:95%}.mw-parser-output .cs1-kern-left,.mw-parser-output .cs1-kern-wl-left{padding-left:0.2em}.mw-parser-output .cs1-kern-right,.mw-parser-output .cs1-kern-wl-right{padding-right:0.2em}.mw-parser-output .citation .mw-selflink{font-weight:inherit} ترجمات إنجليزية لتسع أوراق.