רודולף קלאוזיוס
רודולף יוליוס עמנואל קלאוזיוס (Rudolf Julius Emanuel Clausius; 2 בינואר 1822 – 24 באוגוסט 1888) היה פיזיקאי ומתמטיקאי גרמני, הנחשב לאחד מאבותיה המייסדים של התרמודינמיקה. באמצעות ניסוחו מחדש של עקרון קרנו של סאדי קרנו, הידוע כמעגל קרנו, הוא העניק לתורת החום בסיס איתן ומדויק יותר. מאמרו החשוב ביותר, "על הכוח המניע של החום", שפורסם ב-1850, הציג לראשונה את הרעיונות הבסיסיים של החוק השני של התרמודינמיקה. בשנת 1865 הציג את מושג האנטרופיה. בשנת 1870 הציג את משפט הוויראליות, שיושם על חום.
חיים
קלאוזיוס נולד בקסלין (כיום קושאלין, פולין) בפרובינציית פומרניה שבפרוסיה. אביו היה פרוטסטנטי ומפקח בתי ספר, ורודולף למד בבית הספר של אביו. בשנת 1838 עבר לגימנסיה בשטטין. קלאוזיוס סיים את לימודיו באוניברסיטת ברלין בשנת 1844, שם למד מתמטיקה ופיזיקה מאז 1840 אצל גוסטב מגנוס, פטר גוסטב לז'ן דיריכלה ויעקב שטיינר. הוא למד גם היסטוריה אצל לאופולד פון ראנקה. בשנת 1848 קיבל את הדוקטורט מאוניברסיטת האלה על תופעות אופטיות באטמוספירה של כדור הארץ. בשנת 1850 הפך לפרופסור לפיזיקה בבית הספר המלכותי לארטילריה והנדסה בברלין ולמרצה באוניברסיטת ברלין. בשנת 1855 הפך לפרופסור ב-ETH ציריך, המכון הטכנולוגי הפדרלי השוויצרי בציריך, שם נשאר עד 1867. באותה שנה עבר לווירצבורג, וכעבור שנתיים, ב-1869, לבון.
בשנת 1870 ארגן קלאוזיוס חיל אמבולנסים במלחמת צרפת-פרוסיה. הוא נפצע בקרב, מה שהותיר אותו עם נכות מתמשכת. הוא עוטר בצלב הברזל על שירותיו.
אשתו, אדלהייד רימפאו, נפטרה ב-1875 והותירה אותו לגדל את ששת ילדיהם. בשנת 1886 נישא לסופי סאק, ונולד להם ילד נוסף. שנתיים לאחר מכן, ב-24 באוגוסט 1888, נפטר בבון, גרמניה.
עבודה
עבודת הדוקטורט של קלאוזיוס בנושא שבירת אור הציעה שאנו רואים שמיים כחולים במהלך היום, וגוונים שונים של אדום בזריחה ובשקיעה (בין תופעות אחרות) בשל החזרה ושבירה של אור. מאוחר יותר, לורד ריילי הראה כי הדבר נובע למעשה מפיזור אור.
מאמרו המפורסם ביותר, Ueber die bewegende Kraft der Wärme ("על הכוח המניע של החום וחוקי החום שניתן להסיק מהם"), פורסם בשנת 1850 ועסק בתורה המכנית של החום. במאמר זה הראה כי קיימת סתירה בין עקרון קרנו לבין מושג שימור האנרגיה. קלאוזיוס ניסח מחדש את שני חוקי התרמודינמיקה כדי להתגבר על סתירה זו. מאמר זה הפך אותו למפורסם בקרב מדענים. (החוק השלישי פותח על ידי ולטר נרנסט בשנים 1906–1912).
הניסוח המפורסם ביותר של קלאוזיוס לחוק השני של התרמודינמיקה פורסם בגרמנית ב-1854 ובאנגלית ב-1856.
> חום לעולם אינו יכול לעבור מגוף קר לגוף חם ללא שינוי אחר, הקשור בכך, המתרחש באותו זמן.
במהלך 1857 תרם קלאוזיוס לתחום התורה הקינטית לאחר ששיכלל את המודל הקינטי-גזי הפשוט מאוד של אוגוסט קרוניג כדי לכלול תנועות מולקולריות של העתק, סיבוב ותנודה. באותה עבודה הציג את המושג 'מהלך חופשי ממוצע' של חלקיק.
קלאוזיוס גזר את יחסי קלאוזיוס-קלפרון מהתרמודינמיקה. יחס זה, המהווה דרך לאפיין את מעבר הפאזה בין שני מצבי צבירה כגון מוצק ונוזל, פותח במקור בשנת 1834 על ידי אמיל קלפרון.
### אנטרופיה
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →בשנת 1865 נתן קלאוזיוס את הגרסה המתמטית הראשונה למושג האנטרופיה, וגם העניק לו את שמו. קלאוזיוס בחר במילה מכיוון שהמשמעות (מיוונית ἐν en "בתוך" ו-τροπή tropē "שינוי") היא "תוכן טרנספורמטיבי" או "תוכן שינוי" ("Verwandlungsinhalt").
> אני מעדיף לפנות לשפות עתיקות עבור שמות של גדלים מדעיים חשובים, כדי שיוכלו להביע את אותו הדבר בכל השפות החיות. אני מציע, בהתאם, לקרוא ל-S האנטרופיה של גוף, על שם המילה היוונית ל'שינוי'. טבעתי בכוונה את המילה אנטרופיה כדי שתהיה דומה ל'אנרגיה', שכן שני גדלים אלו אנלוגיים כל כך במשמעותם הפיזיקלית, שאנלוגיה בשם נראתה לי מועילה.
— רודולף קלאוזיוס, Ueber verschiedene für die Anwendung bequeme Formen der Hauptgleichungen der mechanischen Wärmetheorie
הוא השתמש ביחידה הנטושה כיום 'קלאוזיוס' (סמל: Cl) עבור אנטרופיה.
1 קלאוזיוס (Cl) = 1 קלוריה/מעלת צלזיוס (cal/°C) = 4.1868 ג'אול לקלווין (J/K)
המאמר המכונן מ-1865 שבו הציג את מושג האנטרופיה מסתיים בסיכום הבא של החוק הראשון והשני של התרמודינמיקה:
> האנרגיה של היקום קבועה. האנטרופיה של היקום שואפת למקסימום.
ליאון קופר הוסיף כי בדרך זו הצליח לטבוע מילה שפירושה זהה לכולם: כלום.
הוקרה
חברות כבוד במוסד המהנדסים ובנאי הספינות בסקוטלנד בשנת 1859. IESIS מוסד המהנדסים ובנאי הספינות בסקוטלנד
- עמית החברה המלכותית של לונדון בשנת 1868 וקיבל את מדליית קופלי בשנת 1879.
- חבר האקדמיה המלכותית השוודית למדעים בשנת 1878.
- חבר חוץ באקדמיה הלאומית דיי לינצ'י ברומא בשנת 1880
- חברות כבוד באגודה האמריקאית של מהנדסי מכונות בשנת 1882.
- חבר האקדמיה הגרמנית למדעים לאופולדינה בשנת 1880
- דוקטורט לשם כבוד מאוניברסיטת וירצבורג בשנת 1882.
- חבר חוץ באקדמיה המלכותית ההולנדית לאמנויות ומדעים בשנת 1886.
- עיטור Pour le Mérite למדעים ואמנויות בשנת 1888
- המכתש הירחי קלאוזיוס נקרא על שמו.
- נבחר לחבר כבוד בחברה הספרותית והפילוסופית של מנצ'סטר בשנת 1886
- אנדרטה בעיר הולדתו קושאלין בשנת 2009
פרסומים
- קלאוזיוס, ר' (1867). התורה המכנית של החום – עם יישומיה למנוע הקיטור ולתכונות הפיזיקליות של גופים. לונדון: ג'ון ואן וורסט. מהדורות: PwR_Sbkwa8IC. תרגומים לאנגלית של תשעה מאמרים.