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魯道夫·克勞修斯
德國物理學(xué)家
代表作《力學(xué)的熱理論》
獲科普利獎?wù)?/div>
德國數學(xué)家魯道夫·尤利烏斯·埃馬努埃爾·克勞修斯（Rudolf Julius Emanuel Clausius, 1822年1月2日－1888年8月24日），德國物理學(xué)家和數學(xué)家，熱力學(xué)的主要奠基人之一。生于普魯士的克斯林（今波蘭科沙林），卒于波恩。他重新陳述了薩迪·卡諾的定律（又被稱(chēng)為卡諾循環(huán)），把熱理論推至一個(gè)更真實(shí)更健全的基礎。
基本信息
| 別名 | 魯道夫·克勞修斯 |
| 出生日期 | 1822年1月2日 |
| 出生地 | 德國波美拉尼亞省科斯林（現波蘭科沙林） |
| 去世日期 | 1888年8月24日 |
| 籍貫 | 德國 |
展開(kāi)
人物簡(jiǎn)介
魯道夫·尤利烏斯·埃馬努埃爾·克勞修斯（Rudolf Julius Emanuel Clausius，1822年1月2日－1888年8月24日），德國物理學(xué)家和數學(xué)家，熱力學(xué)的主要奠基人之一。他重新陳述了尼古拉·卡諾的定律（又被稱(chēng)為卡諾循環(huán)），把熱理論推至一個(gè)更真實(shí)更健全的基礎。他最重要的論文于1850年發(fā)表，該論文是關(guān)于熱的力學(xué)理論的，其中首次明確指出熱力學(xué)第二定律的基本概念。他還于1865年引進(jìn)了熵的概念。
主要經(jīng)歷
1822年1月2日生于普魯士的克斯林（今波蘭科沙林）的一個(gè)知識分子家庭。1840年入柏林大學(xué)。1847年在哈雷大學(xué)主修數學(xué)和物理學(xué)的哲學(xué)博士學(xué)位。從1850年起，曾先后任柏林炮兵工程學(xué)院、蘇黎世工業(yè)大學(xué)、維爾茨堡大學(xué)、波恩大學(xué)物理學(xué)教授。他曾被法國科學(xué)院、英國皇家學(xué)會(huì )和彼得堡科學(xué)院選為院士或會(huì )員。）因發(fā)表論文《論熱的動(dòng)力以及由此導出的關(guān)于熱本身的諸定律》而聞名。1855年任蘇黎世工業(yè)大學(xué)教授，1867年任德意志帝國維爾茨堡大學(xué)教授，1869年起任波恩大學(xué)教授。1865年和1868年分別當選法國科學(xué)院院士和英國皇家學(xué)會(huì )會(huì )長(cháng)。
生平
克勞修斯生于波美拉尼亞省的克斯林市，在他父親的學(xué)校開(kāi)始接受教育。幾年之后，他去了什切青市就讀文理中學(xué)，1844年從柏林大學(xué)畢業(yè)，他在大學(xué)學(xué)習的是數學(xué)和物理，同學(xué)中有海因里希·馬格努斯（Heinrich Magnus）、約翰·彼得·狄利克雷及雅各·施泰納（Jakob Steiner），也跟蘭克學(xué)習過(guò)歷史。1847年，他完成對地球大氣的光學(xué)研究從哈雷大學(xué)取得了博士學(xué)位，之后當上了德國皇家炮兵工科學(xué)院的物理學(xué)教授及柏林大學(xué)的無(wú)俸講師。1855年至1867年在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院擔任教授，其后移居至維爾茨堡，兩年后的1869年又移居波恩。
他的妻子阿德萊德·麗姆普蘭姆（Adelheid Rimpham）于1875年難產(chǎn)而死，留下他獨力撫養六個(gè)孩子。但他仍繼續教學(xué)，只是從此研究時(shí)間就少了。克勞修斯于波恩去世。
研究
克勞修斯在他關(guān)于光折射的博士論文中提出，我們白天看見(jiàn)藍天空，日出及日落時(shí)看見(jiàn)各種紅天空（以及其他一些現象），都是由光的折射和反射導致的。以后，瑞利勛爵提出這其實(shí)是由光的散射所導致的，但無(wú)論如何，克勞修斯所采取的研究方法比之前的相關(guān)研究要數學(xué)化得多。
他最有名的論文《論熱的移動(dòng)力及可能由此得出的熱定律》（über die bewegende Kraft der W?rme）于1850年發(fā)表，其中涉及到熱的力學(xué)理論。在這篇論文中，他提出了卡諾的定律與能量守恒的概念不一致，克勞修斯重新陳述了兩條熱力學(xué)定律以克服這個(gè)矛盾（第三定律由瓦爾特·能斯特于1906年至1912年間發(fā)表）。這篇論文使得他的科學(xué)事業(yè)開(kāi)始起飛。
克勞修斯在1857年改進(jìn)了奧古斯特·克羅尼格（August Kr?nig）非常簡(jiǎn)單的氣體運動(dòng)模型，引進(jìn)了分子的平移、旋轉及振動(dòng)運動(dòng)，對分子運動(dòng)論領(lǐng)域作出了貢獻。在同一份研究中他還引進(jìn)了一粒子的平均自由徑概念。
克勞修斯從熱力學(xué)中推論出克勞修斯-克拉佩龍方程，這個(gè)關(guān)系是一種描述兩態(tài)之間相變的方式，例如固態(tài)及液態(tài)，最初由埃米勒·克拉伯隆于1834年發(fā)表。
研究成果
熱力學(xué)研究
克勞修斯主要從事分子物理、熱力學(xué)、蒸汽機理論、理論力學(xué)、數學(xué)等方面的研究，特別是在熱力學(xué)理論、氣體動(dòng)理論方面建樹(shù)卓著(zhù)。他是歷史上第一個(gè)精確表示熱力學(xué)定律的科學(xué)家。1850年與蘭金（William John Ma－Zquorn Rankine，1820～1872）各自獨立地表述了熱與機械功的普遍關(guān)系——熱力學(xué)第一定律，并且提出蒸汽機的理想的熱力學(xué)循環(huán)（蘭金－克勞修斯循環(huán)）。1850年克勞修斯發(fā)表《論熱的動(dòng)力以及由此推出的關(guān)于熱學(xué)本身的諸定律》的論文。他從熱是運動(dòng)的觀(guān)點(diǎn)對熱機的工作過(guò)程進(jìn)行了新的研究。論文首先從焦耳確立的熱功當量出發(fā)，將熱力學(xué)過(guò)程遵守的能量守恒定律歸結為熱力學(xué)第一定律，指出在熱機作功的過(guò)程中一部分熱量被消耗了，另一部分熱量從熱物體傳到了冷物體。這兩部分熱量和所產(chǎn)生的功之間存在關(guān)系：。式中dQ是傳遞給物體的熱量，dW表示所作的功，U是克勞修斯第一次引入熱力學(xué)的一個(gè)新函數，是體積和溫度的函數。后來(lái)開(kāi)爾文把U稱(chēng)為物體的能量，即熱力學(xué)系統的內能。論文的第二部分，在卡諾定理的基礎上研究了能量的轉換和傳遞方向問(wèn)題，提出了熱力學(xué)第二定律的最著(zhù)名的表述形式（克勞修斯表述）：熱不能自發(fā)地從較冷的物體傳到較熱的物體。因此克勞修斯是熱力學(xué)第二定律的兩個(gè)主要奠基人（另一個(gè)是開(kāi)爾文）之一。
在發(fā)現熱力學(xué)第二定律的基礎上，人們期望找到一個(gè)物理量，以建立一個(gè)普適的判據來(lái)判斷自發(fā)過(guò)程的進(jìn)行方向。克勞修斯首先找到了這樣的物理量1854年他發(fā)表《力學(xué)的熱理論的第二定律的另一種形式》的論文，給出了可逆循環(huán)過(guò)程中熱力學(xué)第二定律的數學(xué)表示形式：，而引入了一個(gè)新的后來(lái)定名為熵的態(tài)參量。1865年他發(fā)表《力學(xué)的熱理論的主要方程之便于應用的形式》的論文，把這一新的態(tài)參量正式定名為熵。并將上述積分推廣到更一般的循環(huán)過(guò)程，得出熱力學(xué)第二定律的數學(xué)表示形式：≤0等號對應于可逆過(guò)程，不等號對應于不可逆過(guò)程。這就是著(zhù)名的克勞修斯不等式。利用熵這個(gè)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(huì )減少，或者說(shuō)自然界的自發(fā)過(guò)程是朝著(zhù)熵增加的方向進(jìn)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(xué)第二定律。后來(lái)克勞修斯不恰當地把熱力學(xué)第二定律推廣到整個(gè)宇宙，提出所謂“熱寂說(shuō)”。
氣體動(dòng)理論研究
在氣體動(dòng)理論方面克勞修斯作出了突出的貢獻。克勞修斯、麥克斯韋、玻耳茲曼被稱(chēng)為氣體動(dòng)理論的三個(gè)主要奠基人。由于他們的一系列工作使氣體動(dòng)理論最終成為定量的系統理論。1857年克勞修斯發(fā)表《論熱運動(dòng)形式》的論文，以十分明晰的方式發(fā)展了氣體動(dòng)理論的基本思想。他假定氣體中分子以同樣大小的速度向各個(gè)方向隨機地運動(dòng)，氣體分子同器壁的碰撞產(chǎn)生了氣體的壓強，第一次推導出著(zhù)名的理想氣體壓強公式，并由此推證了玻意耳－馬略特定律和蓋·呂薩克定律，初步顯示了氣體動(dòng)理論的成就。而且第一次明確提出了物理學(xué)中的統計概念，這個(gè)新概念對統計力學(xué)的發(fā)展起了開(kāi)拓性的作用。
1858年發(fā)表《關(guān)于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(shí)間內所發(fā)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(dòng)速度很大而氣體擴散的傳播速度很慢的矛盾，開(kāi)辟了研究氣體的輸運過(guò)程的道路。
熱力學(xué)理論
熱力學(xué)理論的奠基者克勞修斯一生研究廣泛，但最著(zhù)名的成就是提出了熱力學(xué)第二定律，成為熱力學(xué)理論的奠基人之一。人類(lèi)科學(xué)發(fā)展到19世紀，蒸汽機的應用已經(jīng)十分廣泛，如何進(jìn)一步提高熱機的效率問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，成了理淪物理研究的重點(diǎn)課題。1824年，卡諾在熱質(zhì)說(shuō)和永動(dòng)機不可能的基礎上證明了后來(lái)著(zhù)名的卡諾定理，這不僅推論出了熱機效率的最上限，而且也包含了熱力學(xué)第二定律的若干內容。此后，經(jīng)過(guò)許多科學(xué)家長(cháng)期的研究，到19世紀中葉，能量轉化和守恒定律建立了起來(lái)，這個(gè)物理學(xué)中極其重要的普遍規律，很快就成為研究熱和其他各種運動(dòng)形式相互轉化的堅實(shí)基礎。
克勞修斯從青年時(shí)代起，就決定對熱力進(jìn)行理論上的研究，他認為一旦在理論上有了突破，那么提高熱機的效率問(wèn)題就可以迎刃而解。有了明確目標，克勞修斯學(xué)習異常勤奮，他知道只有在學(xué)生階段打下堅實(shí)的數理基礎，才能在今后的研究道路上有所建樹(shù)。因此，克勞修斯用了近10年時(shí)間在學(xué)校里埋頭苦讀。有志者事竟成，1850年，克勞修斯發(fā)表了第一篇關(guān)于熱的理淪的論文——《論熱的動(dòng)力以及由此推出關(guān)于熱本身的定律》。在論文里，他首先以當時(shí)焦耳用實(shí)驗方法所確立的熱功當量為基礎，第一次明確提出了熱力學(xué)第一定律：在一切由熱產(chǎn)生功的情況中，必有和所產(chǎn)生的功成正比的熱量被消耗掉；反之，消耗同樣數量的功，也就會(huì )產(chǎn)生同樣數量的熱。按照這個(gè)基本定律，克勞修斯又以理想氣體為例，進(jìn)行進(jìn)一步的論述，否定了熱質(zhì)理論的基本前提，即宇宙中的熱量守恒，物質(zhì)內部的熱量是對氣體分子運動(dòng)論的貢獻
作為熱力學(xué)理淪的奠基人，克勞修斯一生的成就遠不止于此，他在許多方面都取得了令人矚目的研究成果，尤其在氣體分子運動(dòng)論方面，人們也習慣性地把他和麥克斯韋、玻耳茲曼一起稱(chēng)為分子運動(dòng)論的奠基人。
氣體分子理論
早在18世紀，科學(xué)家們就發(fā)現氣體是由大量激烈運動(dòng)的粒子組成的，氣體的壓力來(lái)自于粒子對器壁的碰撞。到了19世紀50年代，克勞修斯等建立了熱力學(xué)理論，并用熱的運動(dòng)學(xué)說(shuō)作為基礎來(lái)進(jìn)行分子運動(dòng)研究，這大大促進(jìn)了分子運動(dòng)學(xué)說(shuō)的發(fā)展。1857年，克勞修斯發(fā)表了一篇具有奠基性質(zhì)的論文《論我們稱(chēng)之為熱的那種運動(dòng)》，論文內容豐富，闡述了多個(gè)有關(guān)分子運動(dòng)的問(wèn)題。克勞修斯從氣體是運動(dòng)分子集合體的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，認為考察單個(gè)分子的運動(dòng)既不可能也毫無(wú)意義，系統的宏觀(guān)性質(zhì)不是取決于一個(gè)或某些分子的運動(dòng)，而是取決于大量分子運動(dòng)的平均值。因此，他提出了統計平均的概念，這是建立分子運動(dòng)論的前提。根據這個(gè)前提，克勞修斯建立了理想氣體分子運動(dòng)的模型，并強調分子的動(dòng)能不僅是它們的直線(xiàn)運動(dòng)，而且是分子中原子旋轉和振蕩的運動(dòng)，從而正確確定了實(shí)際氣體和理想氣體的區別。在此基礎上，克勞修斯計算了碰撞器壁的分子數和相應的分子的動(dòng)量變化，并通過(guò)一系列復雜的演算和論證，最終得出了因分子碰撞而施加給器壁的壓強公式，從而揭示了氣體定律的微觀(guān)本質(zhì)。不僅如此，克勞修斯還把目光投向了氣體的固態(tài)和液態(tài)。他論斷說(shuō)：三種聚集態(tài)中的分子都在運動(dòng)，只是運動(dòng)的方式有所差異而已。
在1857年的論文中，克勞修斯第一次計算得到了氧、氮、氫3種氣體分子在冰點(diǎn)時(shí)的速率。然而這個(gè)氣體分子運動(dòng)速度高達每秒數百米的結論，遠遠超出了人們的意料，因為在現實(shí)生活中，氣體的擴散(比如煙霧的彌漫)過(guò)程是相當的緩慢，因此人們對于克勞修斯的研究成果表示了極大的懷疑。如何才能解釋這個(gè)根據理論計算得出的分子運動(dòng)速度，與氣體擴散現象所顯示的速度二者之間的矛盾呢？克勞修斯陷入了新的困惑之中。他意識到，自己以前把分子看作數學(xué)幾何點(diǎn)的模型不夠確切，必須加以修正。他從分析氣體分子間的相互碰撞入手，把分子的作用范圍作為他依據的主要概念，引人了在單位時(shí)間內所發(fā)生的碰撞數和分子運動(dòng)的自由程兩個(gè)概念，并得出了第一個(gè)子均自由程的公式。通過(guò)這些全新的研究方法，克勞修斯認為，盡管單個(gè)分子運動(dòng)的速度非常快，但由于分子間的相互碰撞，分子運動(dòng)的軌跡十分曲折，就整個(gè)分子的集合體而言，其前進(jìn)的路程就更加漫長(cháng)，遠遠小于分子運動(dòng)速度紿出的結果，這也就是氣體擴散緩慢的原因。克勞修斯開(kāi)創(chuàng )性地解決了氣體擴散速度小于分子運動(dòng)速度之間的矛盾，終于打消了人們心頭的疑慮，使得他們對于分子運動(dòng)論充滿(mǎn)了信心，開(kāi)辟了研究氣體運動(dòng)現象的道路。
熵理論
克勞修斯在1867年發(fā)表的論文“Abhandlungen über die mechanische W?rmetheorie, Zweite Abteilung”中，首次為熵概念提供了數學(xué)版本，并為它命名，他用了現已棄用的熵單位“克勞修斯”（符號為Cl）。
1 Cl = 1 cal/°C = 4.1868 J/K
其他貢獻
克勞修斯在其他方面貢獻也很多。他從理論上論證了焦耳－楞次定律。1851年從熱力學(xué)理論論證了克拉珀龍方程，故這個(gè)方程又稱(chēng)克拉珀龍－克勞修斯方程。1853年他發(fā)展了溫差電現象的熱力學(xué)理論。1857年他提出電解理論。1870年他創(chuàng )立了統計物理中的重要定理之一──位力定理。1879年他提出了電介質(zhì)極化的理論，由此與O.莫索提各自獨立地導出電介質(zhì)的介電常數與其極化率之間的關(guān)系──克勞修斯－莫索提公式。
主要著(zhù)作有《力學(xué)的熱理論》、《勢函數與勢》、<熱理論的第二提議》等。
獲得榮譽(yù)
學(xué)術(shù)榮譽(yù)
1868年獲選為英國皇家學(xué)會(huì )會(huì )員，1879年獲科普利獎?wù)隆?870年獲惠更斯獎。1883年獲彭賽列獎。1882年獲維爾茨堡大學(xué)頒授榮譽(yù)博士學(xué)位。月球上的克勞修斯環(huán)形山以他的名字命名。
被銘刻的榮譽(yù)
在自然科學(xué)界和哲學(xué)界人們永久銘記克勞修斯于1865年用過(guò)的兩句名言：
“宇宙的能量是恒定的”。
“宇宙的熵趨向一個(gè)最大值”。
魯道夫·克勞修斯相關(guān)的文章
高脂蛋白血癥是指血漿中膽固醇和（或）三酰甘油水平升高。高脂蛋白血癥按病因分為原發(fā)性和繼發(fā)性。原發(fā)性高脂蛋白血癥的發(fā)生，與基因突變和環(huán)境因素有關(guān)。繼發(fā)性高脂蛋白血癥的發(fā)生，與全身性疾病、藥物影響有關(guān)。高脂蛋白血癥，主要是引起皮膚黃色瘤和動(dòng)脈粥樣硬化，表現為眼瞼周?chē)霈F小黃粒；胸痛、氣促、頭暈、便秘、腹
木衛二（Europa，古希臘語(yǔ)：Ευρ?πη），又稱(chēng)為歐羅巴，是木星的第六顆已知衛星，也是木星的第四大衛星。在1610年被伽利略發(fā)現后，木衛二由西門(mén)·馬里烏斯獨立發(fā)現。木衛二的公轉軌道距離木星第五近，稍微比月球小。 木衛二是一個(gè)溫和的世界，表面覆蓋著(zhù)冰層，底層是一片海洋。科學(xué)家認為，地球上海洋孕育了
河西走廊（英語(yǔ)：Gansu Corrido），又稱(chēng)“甘肅走廊”，位于中國甘肅省境內，是連接中原和西北地區的交通要道、古絲綢之路的干線(xiàn)。走廊整體狹長(cháng)，呈西北-東南走向，東起烏鞘山，西至玉門(mén)關(guān)，全長(cháng)1200多公里，最寬處約300公里，海拔高度1500米，西寬東窄，由一系列西北-東南走向的高山和谷地組成，
尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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