Клаузиус Рудольф Юлиус Эмануэль

Клаузиус Рудольф Юлиус Эмануэль (2. 01. 1822 - 24. 08 1888) - немецкий физик-теоретик, один из создателей кинетической теории газов и термодинамики.

Член-корреспондент Берлинской Академии Наук (1876), член целого ряда зарубежных академий наук и научных обществ, в частности член Петербургской АН (1878).

Клаузиус родился в Кеслине (в настоящее время Кошалин, Польша). Окончил Берлинский университет (1848). С 1855 — профессор Цюрихского, с 1867 — Вюрцбургского и с 1869 — Боннского университетов.

Спектр научных работ Клаузиса достаточно широк: молекулярная физика, термодинамика, теория паровых машин, теоретическая механика, математическая физика. Развивая идеи Н. Карно, точно сформулировал принцип эквивалентности теплоты и работы. В 1850 году Клаузиусу удалось получить (независимо от У. Ранкина) общие соотношения между теплотой и механической работой (первое начало термодинамики), и разработать идеальный термодинамический цикл паровой машины (цикл Ранкина — Клаузиуса). Затем ученый сформулировал второе начало термодинамики в следующей форме: «теплота сама по себе не может перейти от более холодного тела к более теплому».

Клаузиус является первым исследователем свойств водяного пара (1851). В 1856 году он показал возможность увеличения КПД тепловой машины путем повышения температуры рабочего тела.

Ему принадлежит математическое выражение второго начала термодинамики для случая обратимых круговых процессов (1854), и необратимых (1862). Клаузиус сформулировал важнейшее понятие энтропии. Он установил, что в случае замкнутой системы энтропия остается неизменной для обратимых процессов и возрастает для необратимых. Таким образом, как показал Клаузиус, направление протекания процесса определяется изменением энтропии. Однако, посчитав замкнутой Вселенную и применив к ней принцип возрастания энтропии пришел к ошибочному выводу о «тепловой смерти Вселенной» (вывод, который вытекал из формулировки идеалистической гипотезы о тепловой смерти Вселенной, предложенной в 1852 году У. Томсоном. Несостоятельность данного положения была доказана Л. Больцманом, который обосновал статистический характер второго начала термодинамики).

Клаузиус сыграл важную роль в развитии кинетической теории газов. В 1857 году он систематизировал основные положения этой теории: ввел статистические представления (метод средних физических величин), определил понятие длины свободного пробега молекул и вычислил (1859) средний путь между двумя последовательными соударениями. Клаузиус первым предложил теоретический расчет величины давления газа на стенки сосуда и ввел понятия сферы действия молекул.

В 1870 году физик-теоретик доказал теорему вириала, связывающую среднюю кинетическую энергию системы частиц с действующими в ней силами. Клаузиус в сравнении с уравнением Ван дер Ваальса сумел придать более общую форму уравнению газового состояния (1880), ранее (1851) сумел обосновать уравнение Клапейрона, связывающее температуру плавления вещества с давлением (уравнение Клапейрона — Клаузиуса).

Клаузиус подвел теоретическую базу под закон Джоуля — Ленца, развил в 1853 термодинамическую теорию термоэлектричества. Несколько позже (1857) сформулировал представление об электролитической диссоциации. В 1879 году разработал теорию поляризации диэлектриков, на основе которой (независимо от О. Моссотти) получил соотношение между диэлектрической проницаемостью и поляризуемостью диэлектрика (формула Клаузиуса — Моссотти).