熱力學奠基人、月球上環形山爲其命名的科學家是哪個?

熱力學奠基人、月球上環形山為其命名的科學家是哪個?

歐洲宇航局於2006年9月3日,將SMART-1飛行至克勞修斯隕石坑上空,當時在探測器上用先進的月球攝像機清晰的拍攝了,這個以德國著名物理學家和數學家、熱力學創始人魯道夫·克勞修斯命名的隕石坑。而這個榮獲“科普利獎、惠更斯獎、彭賽列獎”的德籍科學家,用其一生的奮鬥為後人留下了兩句:“第一,宇宙的能量是恆定的;第二宇宙的熵趨向一個最大值。”那麼,這位獲選英國皇家學會會員、法國科學院院士、彼得堡科學院院士的克勞修斯,在熱力學的科研中付出了哪些常人無法企及的努力?

熱力學奠基人、月球上環形山為其命名的科學家是哪個?

“探究熱力·任職教授”

克勞修斯於公元1822年1月2日,生於德國波美尼亞省科斯林(今波蘭科沙林)的一個知識分子家庭。起先,他在其父的學校開始接受教育。幾年之後,他去了什切青市就讀文理中學,22歲那年於柏林大學畢業。

他在大學學習數學和物理,同學中有海因裡希·馬格努斯、約翰·彼得·狄利克雷及雅各·施泰納,也跟蘭克學習過歷史。23歲起,他在蘇黎世聯邦理工學院擔任教授,一待便是三年,其後移居至維爾茨堡。

這期間,他重新陳述了尼古拉·卡諾的定律(又被稱為卡諾循環),把熱理論推至一個更真實更健全的基礎。他最重要的論文於1850年發表,該論文是關於熱的力學理論的,其中首次明確指出熱力學第二定律的基本概念。

至35歲時,他發表《論熱運動形式》的論文,以十分明晰的方式發展了氣體動理論的基本思想。而後,他完成對地球大氣的光學研究從哈雷大學取得了博士學位,之後當上了德國皇家炮兵工科學院的物理學教授及柏林大學的無俸講師。

熱力學奠基人、月球上環形山為其命名的科學家是哪個?

“氣熱理論·砥志研思”

次年(即1858年),他發表《關於氣體分子的平均自由程》論文,從分析氣體分子間的相互碰撞入手,引入單位時間內所發生的碰撞次數和氣體分子的平均自由程的重要概念,解決了根據理論計算氣體分子運動速度很大而氣體擴散的傳播速度很慢的矛盾。

43歲時(即1865年),他發表《力學的熱理論的主要方程之便於應用的形式》的論文,把這一新的態參量正式定名為熵。並將上述積分推廣到更一般的循環過程,得出熱力學第二定律的數學表示形式:≤0等號對應於可逆過程,不等號對應於不可逆過程。

這就是著名的克勞修斯不等式。利用熵這個新函數,克勞修斯證明了:任何孤立系統中,系統的熵的總和永遠不會減少,或者說自然界的自發過程是朝著熵增加的方向進行的。這就是“熵增加原理”,它是利用熵的概念所表述的熱力學第二定律。

熱力學奠基人、月球上環形山為其命名的科學家是哪個?

“參普法戰·嘔心瀝血”

兩年後(即1867年),他任德意志帝國維爾茨堡大學教授,47歲年起任波恩大學教授。次年,他創立了統計物理中的重要定理之一──位力定理。同年,克勞修斯在普法戰爭中組織了一支救傷隊,他在戰爭中受了傷,持久傷殘,因此被授予鐵十字勳章。

53歲這年,他的妻子阿德萊德·麗姆普蘭姆因難產而死,留下他獨力撫養六個孩子。但他仍繼續教學,只是研究時間減少。四年後,他提出了電介質極化的理論,由此與O.莫索提各自獨立地導出電介質的介電常數與其極化率之間的關係──克勞修斯-莫索提公式。

60歲這年(即1882年)。他榮獲維爾茨堡大學頒授榮譽博士學位。次年,他獲得彭賽列獎。至公元1888年8月24日,克勞修斯逝世,享年66歲。後來,科學界為紀念他對熱力學的成就,在月球上選出一片環形山以他的名字命名。


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