Rudolf Clausius Biographie et contributions à la science

Rudolf Clausius (1822-1888) était un physicien et mathématicien allemand qui a formulé la deuxième loi de la thermodynamique et est considéré par beaucoup comme l'un des fondateurs de la thermodynamique. Avec lui, des personnages tels que William Thomson et James Jule ont développé de manière importante cette branche de la science dont la fondation lui est attribuée au français Sadi Carnot.

Le travail de Clausius a eu un fort impact sur le développement de théories proposées par d'autres physiciens importants. Un exemple est le cas des théories de James Maxwell, qui a ouvertement reconnu l'influence de Clausius dans son propre travail.

Les contributions les plus importantes de Rudolf Clausius étaient liées aux résultats de ses recherches sur l'effet de la chaleur sur différents fluides et matériaux.

Index

• 1 Biographie
  • 1.1 Principes de la thermodynamique
  • 1.2 Théorie de l'enseignement et de la cinétique
  • 1.3 Participation militaire
  • 1.4 Remerciements
  • 1.5 Mort
• 2 contributions
  • 2.1 Fondement de la thermodynamique
  • 2.2 Contribution à la théorie cinétique des gaz
  • 2.3 Deuxième loi de la thermodynamique
  • 2.4 La méthode mathématique de Clausius
  • 2.5 Théorie mécanique de la chaleur
• 3 références

Biographie

Rudolf Clausius est né le 2 janvier 1822 à Köslin, en Poméranie, en Allemagne. Le père de Rudolf professait la foi protestante et avait une école; C'est là que ce scientifique a reçu sa première formation.

Par la suite, il entra au Stettin City Gymnasium (écrit en allemand Szczecin) et il a continué une partie de sa formation.

En 1840, il entra à l'Université de Berlin où il obtint son diplôme quatre ans plus tard, en 1844. Il y étudia la physique et les mathématiques, deux disciplines pour lesquelles Clausius se révéla très compétent dès son plus jeune âge.

Après cette expérience académique, Clausius est entré à l'Université de Halle, où il a obtenu un doctorat en 1847 grâce à un travail sur les effets optiques générés sur la planète Terre du fait de l'existence de l'atmosphère.

De ce travail, qui comportait des failles dans l’approche, il était évident que Rudolf Clausius avait des compétences claires en mathématiques et que ses compétences répondaient parfaitement au domaine de la physique théorique.

Principes de la thermodynamique

Après avoir obtenu son doctorat en 1850, Clausius obtint un poste de professeur de physique à l'École royale d'ingénierie et d'artillerie de Berlin; Il y resta jusqu'en 1855.

En plus de ce poste, Clausius a également exercé à l’Université de Berlin privatdozent, unenseignant qui pourrait donner des cours aux étudiants, mais dont les frais n’étaient pas accordés par l’université, mais ce sont les étudiants eux-mêmes qui payaient ces cours.

1850 fut aussi l'année où Rudolf Clausius publia ce que serait votre travail le plus important: Sur les forces de mouvement causées par la chaleur.

Théorie de l'enseignement et de la cinétique

En 1855, Clausius changea d'avis et obtint un poste d'enseignant à l'Institut fédéral suisse de technologie, basé à Zurich.

En 1857, il s'est concentré sur l'étude du domaine de la théorie cinétique; C'est à cette époque qu'il commence à expérimenter le concept de "libre à mi-chemin d'une particule".

Ce terme désigne la distance entre deux rencontres, l'une après l'autre, des molécules qui composent un gaz. Cette contribution était également très pertinente dans le domaine de la physique

Trois ans plus tard, Clausius épousa Adelheid Rimpham, avec qui il eut six enfants, mais mourut en 1875 en donnant naissance aux deux derniers enfants du couple.

Clausius a fréquenté l'Institut fédéral suisse de technologie pendant plusieurs années, jusqu'en 1867, où il s'est consacré à donner des cours de physique. La même année, il déménage à Würzburg, où il travaille également comme enseignant.

En 1868, il obtint une adhésion à la Royal Society of London. Il enseignait à Würzburg jusqu'en 1869, année où il enseigna la physique à l'université de Bonn, en Allemagne. Dans cette université, il enseignait jusqu'à la fin de sa vie.

Participation militaire

Dans le contexte de la guerre franco-prussienne, Clausius avait environ 50 ans. À cette époque, il organisa plusieurs de ses étudiants dans un corps d'ambulanciers volontaire qui servit dans ce conflit, qui eut lieu entre 1870 et 1871.

Grâce à cette action héroïque, Clausius reçut la Croix de fer grâce au service rendu à la marine allemande.

À la suite de cette participation, Clausius a eu une blessure de guerre sur une jambe, qui a provoqué plus tard un malaise qui était présent jusqu'à la fin de sa vie.

Remerciements

En 1870, Rudolf Clausius obtient la médaille Huygens et en 1879, il reçoit la médaille Copley, décernée par la Royal Society of London à ceux qui ont apporté des contributions pertinentes dans le domaine de la biologie ou de la physique.

En 1878, il fut nommé membre de l'Académie royale suédoise des sciences et, en 1882, il reçut un doctorat honorifique de l'Université de Wüzburg.

En 1883, il reçoit le prix Poncelet, décerné par l'Académie des sciences de France à tous les scientifiques qui ont apporté d'importantes contributions dans le domaine des sciences en général.

Enfin, l’un des plus importants remerciements à ce scientifique allemand est qu’un cratère de la Lune porte son nom: le cratère Clausius.

La mort

Rudolf Clasius est décédé le 24 août 1888 à Bonn, dans son Allemagne natale. Deux ans auparavant, en 1886, il a épousé Sophie Stack.

Dans les dernières années de sa vie, il a laissé un peu de côté la recherche pour se consacrer à ses enfants; De plus, il avait été blessé à la jambe alors qu'il participait à la guerre, une situation qui ne lui permettait pas de se déplacer aussi facilement que par le passé.

Son domaine de recherche à cette époque, la théorie électrodynamique, a pris du retard en raison de tout ce contexte. Malgré cela, Clausius a continué à enseigner dans le milieu universitaire jusqu'à sa mort.

L'avantage était qu'il pouvait jouir dans la vie de l'approbation donnée par les scientifiques les plus importants de l'époque; William Thomson, James Maxwell et Josiah Gibbs, entre autres.

Ces illustres scientifiques et la communauté des sciences en général le reconnaissaient alors comme l'homme qui fondait la thermodynamique. Même aujourd'hui, cette découverte est reconnue comme la plus importante et la plus transcendantale.

Les contributions

Fondation de la thermodynamique

Considéré comme l'un des pères de la thermodynamique, Clausius fournit des bases importantes pour le développement des propositions fondamentales.

Certains physiciens importants ont assuré que c'était le travail de Clausius qui assurait les fondements de la thermodynamique avec des définitions claires et des limites définies.

L'attention de Clausius s'est concentrée sur la nature des phénomènes moléculaires. De l'étude de ces phénomènes se trouvaient les propositions qu'il formulait lui-même sur les lois de la thermodynamique. 

Contribution à la théorie cinétique des gaz

Les travaux de Clausius sur les molécules individuelles des gaz ont été décisifs pour le développement de la théorie cinétique des gaz.

Cette théorie a été développée par James Maxwell en 1859 sur la base des travaux de Clausius. Clausius le critiqua en principe et sur la base de ces critiques, Maxwell fit une mise à jour de sa théorie en 1867.

La principale contribution de Clausius dans ce domaine a été la mise au point d'un critère permettant de distinguer les atomes et les molécules, montrant que les molécules de gaz étaient des corps complexes avec des parties constitutives qui bougent.

Deuxième loi de la thermodynamique

C'est Clausius qui a introduit le terme "Entropia" en thermodynamique et a utilisé ce concept pour étudier des processus à la fois réversibles et irréversibles dans ce domaine de la connaissance.

Clausius a permis de relier le concept d'entropie au concept de dissipation d'énergie en tant que concepts "siamois" en raison de leur relation étroite.

Cela marquait une différence substantielle avec des concepts similaires qui essayaient de décrire les mêmes phénomènes.

Le concept d'entropie, proposé par Clausius, n'était guère plus qu'une hypothèse à son époque. Finalement, il a été montré que Clausius avait raison.

La méthode mathématique de Clausius

L'une des contributions de Clausius à la science était le développement d'une méthode mathématique qui jouait un rôle unique en thermodynamique. Cette méthode était utile dans son application à la théorie mécanique de la chaleur.

Cette contribution de Clausius est souvent négligée, principalement en raison de la forme confuse dans laquelle l'auteur l'a présentée.

Cependant, beaucoup d'auteurs considèrent que ces confusions étaient courantes chez les physiciens et que ce n'est pas une raison de les rejeter.

Théorie mécanique de la chaleur

Clausius a développé ce qu'on appelait la théorie mécanique de la chaleur. C'était l'une de ses contributions les plus importantes à la thermodynamique.

La base de cette théorie considérait la chaleur comme une forme de mouvement.

Cela a permis de comprendre que la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer et augmenter le volume d'un gaz dépend de la manière dont ladite température et ledit volume changent au cours du processus.

Références

1. Daub E. Entropie et Dissipation. Etudes historiques en sciences physiques. 1970; 2 (1970): 321-354.
2. Ketabgian T. (2017). L'énergie de la croyance: l'univers invisible L'esprit de la thermodynamique. Dans Strange Science (pp. 254-278).
3. Klein M. Gibbs sur Clausius. Etudes historiques en sciences physiques. 1969; 1 (1969): 127-149.
4. Sciences A. Rudolf Julius Emanuel Clausius. Actes de l'Académie américaine des arts et des sciences. 1889; 24: 458-465.
5. La théorie cinétique des gaz de Wolfe E. Clausius et Maxwell. Etudes historiques en sciences physiques. 1970; 2: 299-319.
6. La méthode mathématique de Yagi E. Clausius et la théorie mécanique de la chaleur. Etudes historiques en sciences physiques. 1984; 15 (1): 177-195.