Rudolf Clausius

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循环过程中发生的所有转变的代数和只能是正数,或者作为极端情况,等于零。

Rudolf Julius Emanuel Clausius是一位德国物理学家和数学家,被认为是热力学科学的核心创始人之一。通过他对Sadi Carnot原理(即卡诺循环)的重新阐述,他为热学理论奠定了更真实、更坚实的基础。他最重要的论文《论热的运动力》发表于1850年,首次阐述了热力学第二定律的基本思想。1865年,他引入了熵的概念。1870年,他引入了适用于热的维里定理。

生平

Clausius出生于现在的波兰Koszalin(原名Köslin),位于普鲁士的波美拉尼亚省。他的父亲是新教牧师和学校督学,Rudolf在其父亲的学校接受教育。1838年,他进入什切青体育馆学习。Clausius于1844年从柏林大学毕业,他从1840年起在该校学习数学和物理,师从Gustav Magnus、Peter Gustav Lejeune Dirichlet和Jakob Steiner等人。他还师从Leopold von Ranke学习历史。1848年,他从哈勒大学获得博士学位,博士论文研究地球大气中的光学效应。1850年,他成为柏林皇家炮兵和工程学院的物理学教授,同时是柏林大学的私人讲师。1855年,他成为瑞士联邦理工学院(ETH Zürich)的教授,在那里任职直到1867年。同年,他迁居维尔茨堡,两年后,即1869年迁居波恩。

1870年,Clausius在普法战争中组织了一支救护队。他在战斗中受伤,留下了持久的残疾。他因其服务而被授予铁十字勋章。

他的妻子Adelheid Rimpau于1875年去世,留下他独自抚养六个孩子。1886年,他与Sophie Sack结婚,又生了一个孩子。两年后,1888年8月24日,他在德国波恩去世。

工作

Clausius的博士论文涉及光的折射,提出了我们在白天看到蓝色天空,在日出和日落时看到各种红色色调等现象是由于光的反射和折射造成的。后来,Lord Rayleigh证明了这实际上是由于光的散射,但无论如何,Clausius使用了比一些人更具数学性的方法。

Koszalin理工大学前的纪念石,刻有Clausius阐述的热力学定律

他最著名的论文《论热的运动力及由此可推导出的热定律》(Ueber die bewegende Kraft der Wärme)发表于1850年,论述了热的机械理论。在这篇论文中,他指出了Carnot原理与能量守恒概念之间的矛盾。Clausius重新阐述了热力学的两个定律来克服这一矛盾,第三定律是由Walther Nernst在1906-1912年间开发的。这篇论文使他在科学家中名声大噪。

Clausius最著名的热力学第二定律表述于1854年用德文发表,1856年用英文发表。

热永远不能从较冷的物体传递到较热的物体,除非同时发生其他伴随的变化。

1857年期间,Clausius通过改进August Krönig非常简单的气体动力学模型,加入平动、转动和振动的分子运动,为动力学理论领域做出了贡献。在同一工作中,他引入了粒子"平均自由程"的概念。

Clausius从热力学推导出了Clausius-Clapeyron关系。这个关系是表征两种物质状态(如固体和液体)之间相变的一种方式,最初由Émile Clapeyron在1834年开发。

1865年,Clausius给出了熵概念的第一个数学版本,并给了它名称。Clausius选择这个词是因为其来自希腊语ἐν en"在...内"和τροπή tropē"转变",意思是"内容转变"或"转变内容""Verwandlungsinhalt"。他使用了现在已被放弃的单位"Clausius"符号:Cl表示熵。

他引入熵概念的标志性1865年论文以以下对热力学第一和第二定律的总结结束:

荣誉

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