Benoît Paul Émile Clapeyron

Benoît Paul Émile Clapeyron

Benoît Paul Émile Clapeyron (französisch: [klapɛʁɔ̃]; 26. Januar 1799 – 28. Januar 1864) war ein französischer Ingenieur und Physiker, einer der Begründer der Thermodynamik. Er ist bekannt für die Entwicklung des idealen Gasgesetzes.

Leben

Clapeyron wurde in Paris geboren und studierte an der École polytechnique, wo er 1818 seinen Abschluss machte. Er studierte auch an der École des mines. Im Jahr 1820 gingen er und Gabriel Lamé nach Sankt Petersburg, um dort an der Schule für öffentliches Bauwesen zu unterrichten und zu arbeiten. Er kehrte erst nach der Julirevolution von 1830 nach Paris zurück und leitete die Bauarbeiten für die ersten Eisenbahnstrecken, die Paris mit Versailles und Paris mit Saint-Germain verbanden. Die Halbbrüder Stéphane Mony und Eugène Flachat arbeiteten an diesem Projekt mit, das von Adolphe d'Eichthal, Rothschild, Auguste Thurneyssen, Sanson Davillier und den Brüdern Péreire finanziert wurde. Clapeyron brachte seine Dampfmaschinenentwürfe 1836 nach England, um einen Hersteller zu finden, und beauftragte Sharp, Roberts and Co.

Von 1844 bis 1859 war Clapeyron Professor an der École des Ponts et Chaussées.

Clapeyron heiratete Mélanie Bazaine, die Tochter von Pierre-Dominique Bazaine (Mathematiker und ingénieur des ponts) und ältere Schwester von Pierre-Dominique (Adolphe) Bazaine (Eisenbahningenieur) und François Achille Bazaine (Marschall von Frankreich).

Werk

1834 leistete er seinen ersten Beitrag zur Entstehung der modernen Thermodynamik, indem er einen Bericht mit dem Titel Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur (Abhandlung über die bewegende Kraft der Wärme) veröffentlichte, in dem er die Arbeit des zwei Jahre zuvor verstorbenen Physikers Nicolas Léonard Sadi Carnot weiterentwickelte. Obwohl Carnot eine überzeugende Analyse einer verallgemeinerten Wärmekraftmaschine vorgelegt hatte, bediente er sich dabei der umständlichen und bereits unzeitgemäßen Wärmestofftheorie (Caloric-Theorie).

Clapeyron präsentierte in seiner Abhandlung Carnots Arbeit in einer zugänglicheren und analytischeren grafischen Form und stellte den Carnot-Kreisprozess als geschlossene Kurve in einem Indikatordiagramm dar, einer Auftragung von Druck gegen Volumen (nach ihm Clapeyron-Diagramm genannt). Clapeyrons Analyse von Carnot wurde 1843 durch die deutsche Übersetzung von Johann Poggendorff noch breiter bekannt gemacht.

1842 veröffentlichte Clapeyron seine Erkenntnisse über die „optimale Position des Kolbens, bei der die verschiedenen Ventile geöffnet oder geschlossen werden sollten“. Im Jahr 1843 vertiefte Clapeyron die Idee eines reversiblen Prozesses, die bereits von Carnot angeregt worden war, und formulierte den Carnotschen Satz endgültig, der heute als der zweite Hauptsatz der Thermodynamik bekannt ist.

Diese Grundlagen ermöglichten es ihm, wesentliche Erweiterungen der Arbeit von Clausius vorzunehmen, darunter die Formel, die heute als Clausius-Clapeyron-Gleichung bekannt ist und den Phasenübergang zwischen zwei Aggregatzuständen der Materie beschreibt. Darüber hinaus befasste er sich mit Fragen von Phasenübergängen in dem Bereich, der später als Stefan-Probleme bekannt wurde.

Clapeyron arbeitete zudem an der Charakterisierung idealer Gase, dem Gleichgewicht homogener Festkörper und Berechnungen zur Statik durchlaufender Träger, insbesondere dem Dreimomentensatz (Clapeyron-Theorem).

Ehrungen

- Mitglied der Académie des Sciences (1858).

- Die Rue Clapeyron im 8. Arrondissement von Paris (hier) ist nach ihm benannt.

- Sein Name ist einer der 72 Namen, die auf dem Eiffelturm eingraviert sind.

Veröffentlichungen

- Clapeyron, E. (1834). „Mémoire sur la Puissance Motrice de la Chaleur“. Journal de l'École Royale Polytechnique (auf Französisch). Vingt-troisième cahier, Tome XIV. Paris: De l'Imprimerie Royale: 153–190.

- Clapeyron, E. (1837). Taylor, Richard (Hg.). „Memoir on the Motive Power of Heat“. Scientific Memoirs. 1: 347 – über Wikisource. [scan ] (Quelle: The Internet Archive)