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Rudolf Clausius

Agosto 10, 2021

Rudolf Julius Emmanuel Clausius[1]​(Koszalin, Prusia, 2 de enero de 1822- Bonn, 24 de agosto de 1888), fue un físico y matemático alemán, considerado uno de los fundadores centrales de la ciencia de la termodinámica.[2]​ En su nueva formulación del principio de Sadi Carnot, conocido como ciclo de Carnot, además propuso la teoría del calor sobre una base más sólida y más verdadera. En su trabajo más importante sobre la teoría mecánica del calor, publicado en 1850, estableció por primera vez las ideas básicas de la segunda ley de la termodinámica. En 1865 introdujo el concepto de entropía.

Rudolf Julius Emmanuel Clausius
Información personal
Nombre de nacimiento Rudolf Gottlieb
Nombre en alemán Rudolf Julius Emanuel Clausius
Nacimiento 2 de enero de 1822
Koszalin (Reino de Prusia)
Fallecimiento 24 de agosto de 1888 (66 años)
Bonn (Imperio alemán)
Sepultura Alter Friedhof
Nacionalidad Alemana
Educación
Educación Doctor en Filosofía y doctor honoris causa
Educado en
Supervisor doctoral Johann Schweigger
Alumno de Johann Schweigger
Información profesional
Área Física
Empleador
Estudiantes doctorales Carl von Linde
Conflictos Guerra franco-prusiana
Miembro de
Distinciones
Firma
[editar datos en Wikidata]

Vida

En 1870 Clasius organizó un cuerpo de ambulancias en la Guerra Franco-prusiana. Fue herido en batalla, dejándolo con una discapacidad permanente. Fue galardonado con la Cruz de Hierro por sus servicios.

Su esposa, Adelheid Rimpham, murió al dar a luz en 1875, dejándolo viudo con seis hijos. Continuó enseñando, pero tuvo menos tiempo para la investigación a partir de entonces. En 1886 se casó con Sophie Stack, con quien tuvo otro hijo. Dos años más tarde, el 24 de agosto de 1888, murió en Bonn, Alemania.

Trabajo

La tesis de Clausius sobre la refracción de la luz propuso que vemos un cielo azul durante el día, y varios tonos de rojo al amanecer y al atardecer (entre otros fenómenos), debido a la reflexión y refracción de la luz. Más tarde, Lord Rayleigh demostraría que se trataba en realidad debido a la dispersión de la luz. Sin embargo, Clausius utiliza un enfoque mucho más matemático que sus predecesores.

Su artículo más famoso, «Über die bewegende Kraft der Wärme» («Sobre la fuerza motriz del calor y las Leyes del calor que pueden ser deducidas»)[3]​ se publicó en 1850 y se refería a la teoría mecánica del calor. En este trabajo, demostró que existía una contradicción entre el principio de Carnot y el concepto de conservación de la energía. Clausius reiteró las dos leyes de la termodinámica para superar esta contradicción (la tercera ley de la termodinámica fue desarrollada por Walther Nernst entre los años 1906 y 1912). Este trabajo lo hizo famoso entre los científicos.

Clausius hizo una importante contribución en 1857 al campo de la teoría cinética redefiniendo el modelo cinético de los gases de August Krönig, mucho más simple, para incluir los movimientos de traslación, rotación y vibración de las moléculas. En este mismo trabajo introdujo el concepto de recorrido libre medio de una partícula.[4]​ [5]​ [6]​

Clasius deduce la Relación de Clausius-Clapeyron de termodinámica. Esta relación, que es una manera de caracterizar la transición de fase entre dos estados de la materia, tales como sólido y líquido, había sido desarrollada originalmente en 1834 por Émile Clapeyron.

Tres años antes de su muerte, Clasius escribe un pequeño opúsculo, titulado «Sobre los recursos energéticos de la naturaleza y su utilización para el bien de la humanidad», en el que advierte de que el futuro de la humanidad depende de ser capaces de alimentar nuestras industrias y máquinas con el solo concurso de energías renovables, en definitiva, de energía solar, ya sea en forma directa o indirecta. Como él mismo enfatiza «No se trata aquí en absoluto de sopesar probabilidades, sino de que puede distinguirse con total certidumbre lo posible de lo imposible. Cualquier obtención de energía sin un gasto correspondiente de energía es absolutamente imposible.» Clausius es quizás uno de los primeros militantes ecologistas, por así decir. En todo caso, describió las consecuencias de las leyes de la termodinámica para la formulación de una teoría económica coherente con ellas, lo que daría lugar en el siglo XX a la creación de la economía ecológica.[7]​

Entropía

Artículo principal: Historia de la entropía

En 1865, Clausius acuñó el término entropía (del griego ἐντροπή [entropḗ] «cambio», «giro») y dio una versión matemática del concepto.[8]​[9]​

1 Cl = 1 cal/℃ = 4,1868 julios por kelvin (J/K)

Ecuación de estado

En 1880 propuso una modificación a la ecuación cúbica de Van der Waals, formulada en 1873, y predecesoras de las más populares R-K (1949), R-K-S (1972), P-R (1976)... [10]​ [11]​ Tiene la forma: [12]​)

 

donde:

  es la presión,   temperatura absoluta,   volumen molar, y   la constante molar del gas .

a, b y c: Parámetros característicos de cada sustancia, relacionados con sus respectivas constantes críticas.

En el punto crítico se debe verificar la anulación de la primera y segunda derivada de la presión frente al volumen.

 , and  ,

Llamando   a la temperatura crítica,   presión crítica, y   el volumen molar en el punto crítico.

Lo que conduce a:

 
 
 

Homenajes

Referencias

  1. Atkins, P. W. (1984). The Second Law (en inglés). Nueva York: Scientific American Library. ISBN 0-7167-5004-X. 
  2. Cardwell, D.S.L. (1971). From Watt to Clausius: the rise of Thermodynamics in the Early Industrial Age (en inglés). Londres: Heinemann. ISBN 0-435-54150-1. 
  3. Clausius, R. (1850). «Über die bewegende Kraft der Wärme». Annalen der Physik 79: 368-397, 500-524. 
  4. Clausius, R. (1857), «Über die Art der Bewegung, die wir Wärme nennen», Annalen der Physik 100: 353-379 .
  5. Clausius, R. (1862), «Über die Wärmeleitung gasförmiger Körper», Annalen der Physik 115: 1-57 .
  6. Clausius, R. (1864), Abhandlungen über die Mechanische Wärmetheorie. Electronic manuscript from the Bibliothèque nationale de France.
  7. Clausius, R. (1885), Über die Energievorräte der Natur und ihre Verwertung zum Nutzen der Menschheit, Bonn: Verlag von Max Cohen & Sohn .
  8. Clausius, R. (1865). «Über die Wärmeleitung gasförmiger Körper». Annalen der Physik 125: 353-400. 
  9. Clausius, R. (1865). The Mechanical Theory of Heat – with its Applications to the Steam Engine and to Physical Properties of Bodies. London: John van Voorst, 1 Paternoster Row. MDCCCLXVII.
  10. R. Clausius "Über das Verhalten der Kohlensäure in Bezug auf Druck, Volumen und Temperatur", Annalen der Physik und Chemie 9 pp. 337-357 (1880)
  11. R. Clausius "Ueber die theoretische Bestimmung des Dampfdruckes und der Volumina des Dampfes und der Flüssigkeit", Annalen der Physik und Chemie 14 pp. 279-290 (1881)
  12. E. Sarrau "Sur la compressibilité des fluides", Comptes Rendus des Séances de l'Académie des Sciences. Paris 101 pp. 941-944 (1885)

Bibliografía

  • Nemst, Walther (1922). Rudolf Clausius, geb. 2. Januar 1822, gest. 24. August 1888, 1869 - 1888 Professor der Physik an der Universität Bonn. Bonn: Gedenkfeiern der Universität Bonn für einstige Mitglieder, 3. (en alemán)

Enlaces externos

  •   Datos: Q30693
  •   Multimedia: Rudolf Clausius

Agosto 10, 2021
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Rudolf Julius Emmanuel Clausius 1 Koszalin Prusia 2 de enero de 1822 Bonn 24 de agosto de 1888 fue un fisico y matematico aleman considerado uno de los fundadores centrales de la ciencia de la termodinamica 2 En su nueva formulacion del principio de Sadi Carnot conocido como ciclo de Carnot ademas propuso la teoria del calor sobre una base mas solida y mas verdadera En su trabajo mas importante sobre la teoria mecanica del calor publicado en 1850 establecio por primera vez las ideas basicas de la segunda ley de la termodinamica En 1865 introdujo el concepto de entropia Rudolf Julius Emmanuel ClausiusInformacion personalNombre de nacimientoRudolf GottliebNombre en alemanRudolf Julius Emanuel ClausiusNacimiento2 de enero de 1822 Koszalin Reino de Prusia Fallecimiento24 de agosto de 1888 66 anos Bonn Imperio aleman SepulturaAlter FriedhofNacionalidadAlemanaEducacionEducacionDoctor en Filosofia y doctor honoris causaEducado enUniversidad de Halle WittenbergUniversidad Humboldt de Berlin desde 1840 Supervisor doctoralJohann SchweiggerAlumno deJohann SchweiggerInformacion profesionalAreaFisicaEmpleadorUniversidad de ZurichEscuela Politecnica Federal de Zurich desde 1855 Universidad de Wurzburgo desde 1867 Universidad de Bonn desde 1869 Estudiantes doctoralesCarl von LindeConflictosGuerra franco prusianaMiembro deReal Academia de las Ciencias de SueciaAcademia de Ciencias de HungriaReal Academia de Artes y Ciencias de los Paises BajosAcademia Prusiana de las CienciasAcademia de Ciencias de Gotinga desde 1866 Royal Society desde 1868 Academia de Ciencias de Baviera desde 1871 Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias desde 1873 Academia Alemana de las Ciencias Naturales Leopoldina desde 1880 Academia Nacional de los Linces desde 1880 Academia de Ciencias de Turin desde 1882 Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos desde 1883 Sociedad Real de Edimburgo desde 1888 DistincionesMiembro extranjero de la Royal SocietyOrden del Merito de las Ciencias y las 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la luz Mas tarde Lord Rayleigh demostraria que se trataba en realidad debido a la dispersion de la luz Sin embargo Clausius utiliza un enfoque mucho mas matematico que sus predecesores Su articulo mas famoso Uber die bewegende Kraft der Warme Sobre la fuerza motriz del calor y las Leyes del calor que pueden ser deducidas 3 se publico en 1850 y se referia a la teoria mecanica del calor En este trabajo demostro que existia una contradiccion entre el principio de Carnot y el concepto de conservacion de la energia Clausius reitero las dos leyes de la termodinamica para superar esta contradiccion la tercera ley de la termodinamica fue desarrollada por Walther Nernst entre los anos 1906 y 1912 Este trabajo lo hizo famoso entre los cientificos Clausius hizo una importante contribucion en 1857 al campo de la teoria cinetica redefiniendo el modelo cinetico de los gases de August Kronig mucho mas simple para incluir los movimientos de traslacion rotacion y vibracion de las moleculas En este mismo trabajo introdujo el concepto de recorrido libre medio de una particula 4 5 6 Clasius deduce la Relacion de Clausius Clapeyron de termodinamica Esta relacion que es una manera de caracterizar la transicion de fase entre dos estados de la materia tales como solido y liquido habia sido desarrollada originalmente en 1834 por Emile Clapeyron Tres anos antes de su muerte Clasius escribe un pequeno opusculo titulado Sobre los recursos energeticos de la naturaleza y su utilizacion para el bien de la humanidad en el que advierte de que el futuro de la humanidad depende de ser capaces de alimentar nuestras industrias y maquinas con el solo concurso de energias renovables en definitiva de energia solar ya sea en forma directa o indirecta Como el mismo enfatiza No se trata aqui en absoluto de sopesar probabilidades sino de que puede distinguirse con total certidumbre lo posible de lo imposible Cualquier obtencion de energia sin un gasto correspondiente de energia es absolutamente imposible Clausius es quizas uno de los primeros militantes ecologistas por asi decir En todo caso describio las consecuencias de las leyes de la termodinamica para la formulacion de una teoria economica coherente con ellas lo que daria lugar en el siglo XX a la creacion de la economia ecologica 7 Entropia EditarArticulo principal Historia de la entropia En 1865 Clausius acuno el termino entropia del griego ἐntroph entropḗ cambio giro y dio una version matematica del concepto 8 9 1 Cl 1 cal 4 1868 julios por kelvin J K Ecuacion de estado EditarEn 1880 propuso una modificacion a la ecuacion cubica de Van der Waals formulada en 1873 y predecesoras de las mas populares R K 1949 R K S 1972 P R 1976 10 11 Tiene la forma 12 p a T v c 2 v b R T displaystyle left p frac a T v c 2 right v b RT donde p displaystyle p es la presion T displaystyle T temperatura absoluta v displaystyle v volumen molar y R displaystyle R la constante molar del gas a b y c Parametros caracteristicos de cada sustancia 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1882 El crater lunar Clausius fue nombrado en su honor Referencias Editar Atkins P W 1984 The Second Law en ingles Nueva York Scientific American Library ISBN 0 7167 5004 X Cardwell D S L 1971 From Watt to Clausius the rise of Thermodynamics in the Early Industrial Age en ingles Londres Heinemann ISBN 0 435 54150 1 Clausius R 1850 Uber die bewegende Kraft der Warme Annalen der Physik 79 368 397 500 524 Clausius R 1857 Uber die Art der Bewegung die wir Warme nennen Annalen der Physik 100 353 379 Clausius R 1862 Uber die Warmeleitung gasformiger Korper Annalen der Physik 115 1 57 Clausius R 1864 Abhandlungen uber die Mechanische Warmetheorie Electronic manuscript from the Bibliotheque nationale de France Clausius R 1885 Uber die Energievorrate der Natur und ihre Verwertung zum Nutzen der Menschheit Bonn Verlag von Max Cohen amp Sohn Clausius R 1865 Uber die Warmeleitung gasformiger Korper Annalen der Physik 125 353 400 Clausius R 1865 The Mechanical Theory of Heat with its Applications to the Steam Engine and to Physical Properties of Bodies London John van Voorst 1 Paternoster Row MDCCCLXVII R Clausius Uber das Verhalten der Kohlensaure in Bezug auf Druck Volumen und Temperatur Annalen der Physik und Chemie 9 pp 337 357 1880 R Clausius Ueber die theoretische Bestimmung des Dampfdruckes und der Volumina des Dampfes und der Flussigkeit Annalen der Physik und Chemie 14 pp 279 290 1881 E Sarrau Sur la compressibilite des fluides Comptes Rendus des Seances de l Academie des Sciences Paris 101 pp 941 944 1885 Bibliografia EditarNemst Walther 1922 Rudolf Clausius geb 2 Januar 1822 gest 24 August 1888 1869 1888 Professor der Physik an der Universitat Bonn Bonn Gedenkfeiern der Universitat Bonn fur einstige Mitglieder 3 en aleman Enlaces externos EditarO Connor John J Robertson Edmund F Rudolf Clausius en ingles MacTutor History of Mathematics archive Universidad de Saint Andrews http www history mcs st andrews ac uk Biographies Clausius html Wikimedia Commons alberga una 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