Rudolf Clausius: biografia e contribuições deste físico e matemático alemão

Considerado um dos fundadores da termodinâmica, Rudolf Clausius é uma das figuras mais eminentes não só da física alemã do século 19, mas também da ciência europeia de seu século.

Muito talentoso tanto em física quanto em matemática, ele foi um exemplo a ser seguido por outros cientistas como o escocês James Maxwell, um dos estudiosos da teoria eletromagnética.

Abaixo você encontrará um biografia de Rudolf Clausius no qual veremos quais foram suas principais contribuições para o campo da física.

Breve biografia de Rudolf Clausius

Rudolf Clausius foi um físico e matemático alemão conhecido por ser um dos fundadores da termodinâmica, sendo aquele que formulou a segunda das leis que constituem esses princípios.. Ele, junto com outras figuras ilustres como os físicos britânicos William Thomson, Lord Kelvin e James Joule, desenvolveram essas leis da física, com o físico francês Nicolas Léonard Sadi Carnot sendo creditado por propor a primeira das leis da termodinâmica.

Os estudos mais relevantes de Rudolf Clausius enfocaram o efeito do calor em diferentes fluidos e materiais e colocaram a teoria cinética sobre o comportamento de átomos e moléculas.

Nascimento e primeiros anos

Rudolph Julius Emmanuel Clausius nasceu em 2 de janeiro de 1822 em Köslin, Prússia, hoje Koszalin, Polônia.. Seu pai era protestante e era responsável por uma pequena escola onde o jovem Rudolf Clausius frequentou durante seus primeiros anos de formação.

Ele então entrou no ginásio (colégio alemão) na cidade de Szczecin, agora Szczecin na Polônia, onde continuou seus estudos.

formação universitária

Em 1840, ele entrou na Universidade de Berlim. Lá ele começou a ter aulas de história, mas logo mudou para a ciência e foi ensinado pelo físico Georg Simon Ohm e o matemático Richard Dedekind.

Estudando matemática e física, Clausius descobriu que se tratava de ramos do conhecimento que lhe foram particularmente bem transmitidos, o que o tornou sua profissão quando terminou os estudos em Berlim em 1844.

Clausius ele estudou na Universidade de Halle, obtendo um doutorado em física aqui em 1847 através de seu trabalho sobre os efeitos ópticos que ocorrem no planeta Terra devido à existência da atmosfera. Embora este trabalho apresente alguns erros de abordagem, serviu a Clausius para mostrar que possuía grandes talentos para a matemática e a física, tornando-se uma fama entre a comunidade científica alemã.

A primeira pesquisa científica

Os primeiros passos experimentais de Rudolf Clausius começaram em 1849 com o estudo das leis que regem as relações entre pressão e temperatura. Mais tarde seria dedicado ao estudo de diferentes substâncias e a que temperatura elas levam para ferver, traçando as primeiras curvas de ebulição.

Sua vida começou a adquirir particular importância no campo científico de seu país a partir de 1850, quando obteve o cargo de professor de física na Escola Real de Engenharia e Artilharia de Berlim, onde permaneceu até 1855. Além deste cargo Rudolf Clausius também trabalhou na Universidade de Berlim como conferencista particular, um professor que poderia lecionar na universidade, mas cujas taxas eram pagas diretamente por seus alunos, pela instituição.

O destaque deste período na vida de Rudolf Clausius foi a publicação em 1850 daquela que será sua obra mais importante: “Sobre as forças de movimento causadas pelo calor

Desenvolver teoria cinética

Em 1855, Clausius deixou a Alemanha e tornou-se professor do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique. Dois anos depois voltada para o estudo do campo da teoria cinética, experimentou na época com o conceito de “via livre média de uma partícula”, termo que designa a distância entre dois encontros, um após o outro, das moléculas que compõem um gás. Essa contribuição de Clausius seria muito relevante para o campo da física de sua época.

Rudolf Clausius ficará por vários anos no Instituto Federal de Tecnologia da Suíça, onde ensinará física. Ele mudará de local em 1867, mudando-se para Würzburg, onde também trabalhará como professor até 1869 e obtendo membro da Royal Society of London em 1868, porque a sua fama e as suas pesquisas já eram conhecidas na Europa. Ele iria para a Universidade de Bonn para ensinar física, onde trabalharia pelo resto de sua vida.

Trabalhando em Bonn quando, aos 50 anos, estourou a guerra franco-prussiana (1870-1871). Durante o conflito, ele organizou, com vários alunos, um corpo de voluntários de ambulância. Como resultado de seu envolvimento na guerra, Clausius sofreu uma lesão na perna, que lhe causou grande desconforto pelo resto de sua vida. No entanto, sua lesão rendeu-lhe o reconhecimento da sociedade alemã e, graças às suas ações heróicas, Rudolf Clausius foi condecorado com a Cruz de Ferro.

Os últimos anos e morte

Durante seus últimos anos de vida, Rudolf Clausius se dedicou aos filhos e deixou de lado algumas pesquisas.. Além disso, com os ferimentos de guerra sofridos durante a guerra, ele não podia se mover facilmente, o que o fez preferir ficar em Bonn em vez de viajar tanto quanto fazia na juventude. No entanto, Clausius continuou a ensinar na Universidade de Bonn até sua morte.

Rodolf clausius d.24 de agosto de 1888 em Bonn, Alemanha, aos 66 anos. Sua primeira esposa, Adelheid Rimpau, morreu em 1875, deixando-o aos cuidados de seus seis filhos, e Clausius se casou novamente em 1886, desta vez com Sophie Stack com quem teve um filho.

Graças a este físico e matemático

Em 1870, Rudolf Clausius ganhou a Medalha Huygens e em 1879 a Medalha Copley., reconhecimento concedido pela Royal Society of London àqueles que fizeram contribuições significativas no campo da biologia ou da física.

Em 1878 ele foi nomeado membro da Real Academia Sueca de Ciências e em 1882 ele recebeu um doutorado honorário da Universidade de Würzburg. Em 1883, ele recebeu o Prêmio Poncelet, concedido pela Academia Francesa de Ciências a todos os cientistas que deram uma contribuição significativa para a ciência em geral. Rudolf Clausius continuou a receber homenagens muito depois de sua morte. Em 1935, uma cratera na Lua foi nomeada em sua homenagem: Cratera Clausius.

Contribuições científicas de Rudolf Clausius

As contribuições de Rudolf Clausius para a física são diversas. A seguir, daremos uma olhada nos destaques de suas descobertas e teorias.

Teoria cinética dos gases

Em 1857, ele publicou a primeira teoria completa da teoria cinética da matéria. É por isso que ele usou a mecânica estatística, estabelecendo um modelo ideal para a estrutura dos gases. Aplicando as leis da mecânica, Clausius deduziu o comportamento externo ou macroscópico desses gases a partir de hipóteses sobre o comportamento estatístico das moléculas desses fluidos.

Ele deduziu que, porque as colisões moleculares ocorrem entre as moléculas móveis e elásticas, o tempo todo, haverá moléculas dentro do gás movendo-se em todas as direções e em todas as velocidades possíveis.. A energia total de translação dessas moléculas dá a medida do conteúdo calórico do gás, e sua energia cinética depende diretamente da temperatura do gás.

Acredita-se que o trabalho de Clausius nas moléculas individuais dos gases foi crucial no projeto da teoria cinética dos gases. A teoria cinética foi originalmente desenvolvida por James Maxwell em 1859, mas é notoriamente baseada no trabalho de Rudolf Clausius.. Curiosamente, essa mesma teoria foi criticada por Clausius, que ajudou Maxwell a atualizar sua teoria cinética em 1867.

Outra contribuição de Clausius neste campo foi desenvolver um critério de diferenciação entre átomos e moléculas. Segundo ele, as moléculas de gás são corpos complexos, cujos blocos de construção se movem. Hoje, a ideia de molécula é uma partícula formada por outros átomos, algo muito comum em gases como oxigênio, nitrogênio ou hidrogênio, e também em outras substâncias como água ou ozônio.

Segunda lei da termodinâmica

Junto com outros grandes cientistas de sua época, Rudolf Clausius é considerado um dos fundadores da termodinâmica.. Ele é creditado por ter proposto a segunda lei desses princípios, que afirma que o calor nunca pode mudar de um corpo mais frio para um corpo mais quente.

Esse princípio, também conhecido como princípio da entropia, conceito que ele mesmo introduziu e definiu em 1865, afirma que, na prática, a técnica do processo de mudança do calor de um corpo para uma temperatura mais alta que outra que também seja mais baixa, não pode ser feito ao contrário sem mudanças permanentes no meio ambiente.

Uma das deduções deste princípio é que a energia liberada quando a temperatura passa de um valor Ta para outro Tb é que ela não se transforma completamente em energia mecânica, e o rendimento de energia dessa transformação é no máximo 1-Tb / Ta. Isso resolveu um dos principais problemas da física de sua época, com os cientistas teorizando se era ou não possível converter completamente a energia térmica em trabalho mecânico.

Referências bibliográficas

  • Daub, E. (1970). Entropia e dissipação. Historical Studies in the Physical Sciences, 2: 321-354.
  • Ketabgian T. (2017). A energia da crença: o universo invisível Espírito da termodinâmica. Em Strange Science (pp. 254-278).
  • Klein M. Gibbs em Clausius. (1969). Historical Studies in the Physical Sciences, 1: 127-149.
  • Wolfe E. Clausius e a teoria dos gases cinéticos de Maxwell. Estudos históricos em ciências físicas. 1970; 2: 299-319.
  • O método matemático de Yagi E. Clausius e a teoria mecânica do calor. Estudos históricos em ciências físicas. 1984; 15 (1): 177-195.
  • Encyclone (sf). Clausius, Rudolf Julius (1822-1888). Biografias do MCN.

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