Rudolf Clausius

Die algebraische Summe aller Umwandlungen, die in einem zyklischen Prozess auftreten, kann nur positiv sein oder im äußersten Fall gleich null.

Rudolf Julius Emanuel Clausius war ein deutscher Physiker und Mathematiker und wird als einer der zentralen Gründer der Thermodynamik betrachtet. Durch seine Neuformulierung des Carnot-Prinzips, bekannt als Carnot-Kreisprozess, gab er der Wärmetheorie eine wahrere und solidere Grundlage. Sein wichtigstes Werk „Über die bewegende Kraft der Wärme", veröffentlicht 1850, formulierte erstmals die grundlegenden Ideen des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik. 1865 führte er das Konzept der Entropie ein. 1870 führte er den Virialsatz ein, der sich auf Wärme anwendet.

Leben

Clausius wurde in Köslin, heute Koszalin, Polen in der Provinz Pommern in Preußen geboren. Sein Vater war protestantischer Pfarrer und Schulinspektor, und Rudolf studierte in der Schule seines Vaters. 1838 ging er zum Gymnasium in Stettin. Clausius graduierte 1844 von der Universität Berlin, wo er seit 1840 Mathematik und Physik studiert hatte, unter anderem bei Gustav Magnus, Peter Gustav Lejeune Dirichlet und Jakob Steiner. Er studierte auch Geschichte bei Leopold von Ranke. 1848 promovierte er an der Universität Halle über optische Effekte in der Erdatmosphäre. 1850 wurde er Professor für Physik an der Königlichen Artillerie- und Ingenieurschule in Berlin und Privatdozent an der Berliner Universität. 1855 wurde er Professor an der ETH Zürich, dem Schweizer Polytechnikum in Zürich, wo er bis 1867 blieb. In diesem Jahr zog er nach Würzburg und zwei Jahre später, 1869, nach Bonn.

1870 organisierte Clausius einen Sanitätszug im Deutsch-Französischen Krieg. Er wurde im Kampf verwundet, was ihn mit einer bleibenden Behinderung zurückließ. Er wurde für seine Dienste mit dem Eisernen Kreuz ausgezeichnet.

Seine Ehefrau Adelheid Rimpau starb 1875 und hinterließ ihn mit sechs Kindern. 1886 heiratete er Sophie Sack und bekam dann noch ein Kind. Zwei Jahre später, am 24. August 1888, starb er in Bonn, Deutschland.

Werk

Clausius' Doktorarbeit über die Lichtbrechung schlug vor, dass wir tagsüber einen blauen Himmel sehen und bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang verschiedene Rotschattierungen sowie andere Phänomene aufgrund von Reflexion und Brechung von Licht sehen. Später würde Lord Rayleigh zeigen, dass es tatsächlich auf die Streuung von Licht zurückzuführen war, aber dennoch verwendete Clausius einen mathematischeren Ansatz als einige andere.

Sein berühmtestes Werk, „Ueber die bewegende Kraft der Wärme und die Gesetze, welche sich daraus für die Wärmelehre ergeben" wurde 1850 veröffentlicht und behandelte die mechanische Wärmetheorie. In diesem Werk zeigte er, dass es einen Widerspruch zwischen Carnots Prinzip und dem Konzept der Energieerhaltung gab. Clausius reformulierte die beiden Hauptsätze der Thermodynamik, um diesen Widerspruch zu beheben; der dritte Hauptsatz wurde von Walther Nernst während der Jahre 1906–1912 entwickelt. Dieses Werk machte ihn unter Wissenschaftlern berühmt.

Clausius' berühmteste Aussage zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik wurde 1854 auf Deutsch und 1856 auf Englisch veröffentlicht.

Wärme kann niemals von einem kälteren zu einem wärmeren Körper übergehen, ohne dass gleichzeitig irgendeine andere Veränderung, die damit verbunden ist, stattfindet.

1857 trug Clausius zur Entwicklung der Kinetischen Gastheorie bei, indem er August Krönigs sehr einfaches gaskinetisches Modell verfeinerte, um translatorische, rotatorische und vibrationelle Molekülbewegungen einzubeziehen. In derselben Arbeit führte er das Konzept der „mittleren freien Weglänge" eines Teilchens ein.

Clausius leitete die Clausius-Clapeyron-Relation aus der Thermodynamik ab. Diese Relation, die eine Charakterisierungsweise des Phasenwechsels zwischen zwei Aggregatzuständen wie fest und flüssig ist, war ursprünglich 1834 von Émile Clapeyron entwickelt worden.

Entropie

1865 gab Clausius die erste mathematische Fassung des Konzepts der Entropie und gab ihm auch seinen Namen. Clausius wählte das Wort, weil die Bedeutung aus dem Griechischen ἐν en „in" und τροπή tropē „Umwandlung" „Verwandlungsinhalt" oder „Transformationsinhalt" ist. Er verwendete die heute veraltete Einheit „Clausius", Symbol: Cl für Entropie.

Das Meilenstein-Paper von 1865, in dem er das Konzept der Entropie einführte, endet mit der folgenden Zusammenfassung des ersten und zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik:

Ehrungen

• Ehrenmitgliedschaft der Institution of Engineers and Shipbuilders in Scotland 1859. IESIS Institution of Engineers and Shipbuilders in Scotland
• Eisernes Kreuz von 1870
• Fellow der Royal Society of London 1868 und erhielt 1879 deren Copley Medal.
• Mitglied der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften 1878.
• Huygens Medal 1870.
• Ausländisches Mitglied der Accademia Nazionale dei Lincei in Rom 1880
• Mitglied der Deutschen Akademie der Wissenschaften Leopoldina 1880
• Poncelet-Preis 1883.
• Ehrendoktor der Universität Würzburg 1882.
• Ausländisches Mitglied der Königlich Niederländischen Akademie der Künste und Wissenschaften 1886.
• Pour le Mérite für Künste und Wissenschaften 1888
• Der Mondkrater Clausius, benannt zu seinen Ehren.
• Ein Denkmal in seiner Heimatstadt Koszalin 2009

Veröffentlichungen

• 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} Englische Übersetzungen von neun Papieren.