ருடால்ப் கிளாசியஸ் மற்றும் தெர்மோடைனமிக்ஸ் அறிவியல்

ருடால்ப் கிளாசியஸ் மற்றும் தெர்மோடைனமிக்ஸ் அறிவியல்

இயற்பியல் 2. ஜனவரி 2020 0 தபியா டைட்ஸ்

ருடால்ப் கிளாசியஸ் (1822 - 1888)

ருடால்ப் கிளாசியஸ் (1822 - 1888)

ஜனவரி 2, 1822 இல், ஜெர்மன் இயற்பியலாளரும் கணிதவியலாளருமான ருடால்ப் ஜூலியஸ் இமானுவேல் கிளாசியஸ் பிறந்தார். 1865 ஆம் ஆண்டில் என்ட்ரோபி என்ற கருத்தை அறிமுகப்படுத்திய தெர்மோடைனமிக்ஸ் அறிவியலின் மைய நிறுவனர்களில் ஒருவராக அவர் கருதப்படுகிறார்.

முழு பிரபஞ்சத்திற்கும் நாம் தீர்மானிக்க வேண்டிய ஒரே அளவை, நிலையான மற்றும் அனைத்து சூழ்நிலைகளையும் கருத்தில் கொண்டு, ஒரு உடலுக்கு நான் என்ட்ரோபி என்று அழைத்தேன், அதே நேரத்தில் ஆற்றலின் மற்ற மற்றும் எளிமையான கருத்தாக்கத்தை அறிமுகப்படுத்தினால், நாம் வெப்பத்தின் இயந்திரக் கோட்பாட்டின் இரண்டு அடிப்படைக் கோட்பாடுகளுடன் ஒத்திருக்கும் பிரபஞ்சத்தின் அடிப்படை விதிகளை பின்வரும் முறையில் வெளிப்படுத்தலாம்.

1. பிரபஞ்சத்தின் ஆற்றல் நிலையானது.

2. பிரபஞ்சத்தின் என்ட்ரோபி அதிகபட்சமாக இருக்கும்.

- ருடால்ப் கிளாசியஸ், ஒன்பதாவது நினைவகம். வெப்பத்தின் இயந்திரக் கோட்பாட்டின் அடிப்படை சமன்பாடுகளின் பல வசதியான வடிவங்களில். (1867)

ருடால்ப் கிளாசியஸ் பின்னணி

ருடால்ப் கிளாசியஸின் தந்தை ஒரு பள்ளியை நிறுவி அதன் முதல்வரானார். இருப்பினும், ருடால்ப் கிளாசியஸ் ஸ்டெட்டினுக்கு (இப்போது போலந்தின் ஸ்ஸ்கெசின்) சென்றார், அங்கு அவர் ஒரு இலக்கணப் பள்ளியில் பயின்றார். அவர் 1840 ஆம் ஆண்டில் பேர்லின் பல்கலைக்கழகத்தில் நுழைந்தார், பெரும்பாலும் வரலாற்றில் ஆர்வம் கொண்டிருந்தார், ஆனால் அவர் கணிதம் மற்றும் இயற்பியலில் கவனம் செலுத்த முடிவு செய்தார். 1847 ஆம் ஆண்டில், கிளாசியஸ் வானத்தில் பிரதிபலித்த ஒளியின் பிரச்சினை குறித்த தனது ஆய்வுக் கட்டுரையை ஹாலே பல்கலைக்கழகத்திற்கு சமர்ப்பித்ததாக நம்பப்படுகிறது. வெப்பத்தின் இயந்திரக் கோட்பாடு குறித்த அவரது முதல் படைப்பு “Über die bewegende Kraft der Wrme” என்ற தலைப்பில் 1850 ஆம் ஆண்டில் வெளியிடப்பட்டது, இது அநேகமாக அவரது மிக முக்கியமான மற்றும் மிகவும் செல்வாக்குமிக்க படைப்பாகும். கிளாசியஸுக்கு அதிர்ஷ்டவசமாக, காகிதத்தின் முக்கியத்துவம் விரைவாக கவனிக்கப்பட்டது, அதே ஆண்டில் பேர்லினில் உள்ள ராயல் பீரங்கி மற்றும் பொறியியல் பள்ளியில் பேராசிரியர் பதவிக்கு அழைக்கப்பட்டார். [1,2]

வெப்ப இயக்கவியலின் புதிய கோட்பாடு

ஜூலியஸ் ராபர்ட் வான் மேயர், [8] ஜேம்ஸ் ப்ரெஸ்காட் ஜூல் மற்றும் ஹெர்மன் வான் ஹெல்ம்ஹோல்ட்ஸ் ஆகியோரால் ஆற்றல் பாதுகாப்பு சட்டம் (வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி) கண்டுபிடிக்கப்பட்ட பின்னர், ஒரு புதிய வெப்ப இயக்கவியல் கண்டுபிடிக்கப்பட வேண்டியிருந்தது, குறிப்பாக வில்லியம் தாம்சன் (பின்னர் லார்ட் கெல்வின்) கார்னோட்டின் செயல்முறைக்கும் ஆற்றல் பாதுகாப்பிற்கும் இடையே ஒரு முரண்பாடு இருப்பதை தெளிவாகக் காட்டியது. அந்த நேரத்தில் வெப்பக் கோட்பாடு கலோரிக் கோட்பாடு என்று அழைக்கப்பட்டது, மேலும் இது பிரபஞ்சத்தில் வெப்பம் பாதுகாக்கப்படுகிறது மற்றும் ஒரு பொருளின் வெப்பம் என்பது பொருளின் நிலையின் செயல்பாடாகும். கிளாசியஸ் தனது 1850 ஆம் ஆண்டு ஆய்வறிக்கையில், இந்த அனுமானங்கள் தவறானவை என்றும், தவறான அனுமானங்களை மாற்றுவதற்கு வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டு விதிகளை அவர் வழங்கினார். அவரது விளக்கங்களில் இலவச வெப்பம் மற்றும் மறைந்த வெப்பத்தின் தன்மை ஆகியவை அடங்கும். வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியில், கலோரிக் கோட்பாட்டின் இரண்டு கோட்பாடுகளும் தவறானவை என்பது ஏற்கனவே நிரூபிக்கப்பட்டது. இந்த ஆய்வறிக்கையில் வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதியின் பதிப்பும் இருந்தது, மேலும் அடுத்த 15 ஆண்டுகளுக்கு அவர் சட்டத்தை தொடர்ந்து செய்து, சட்டத்தை எளிமையான வடிவத்தில் வைக்க முயன்றார். ருடால்ப் கிளாசியஸ் தனது படைப்பில், வெப்ப இயந்திரங்களின் செயல்திறன் பற்றிய சாதி கார்னோட்டின் கொள்கையைக் குறிப்பிட்டார். [9] கிளாசியஸ்-கிளாபிரான் சமன்பாடு தோன்றுகிறது, இது ஒரு பொருளின் இரண்டு கட்டங்கள் சமநிலையில் இருக்கும் அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலைக்கு இடையிலான உறவை வெளிப்படுத்துகிறது. தனது புகழ்பெற்ற காகிதத்தில், கிளாசியஸ் என்ட்ரோபியை ஒரு கார்னோட் சுழற்சியில் அளவு மற்றும் வெப்பநிலையின் மாற்றங்களின் போது மாறாமல் இருக்கும் அளவு என்று புரிந்து கொண்டார். இருப்பினும், அவர் இந்த கருத்துக்கு அப்போது பெயரிடவில்லை. அவர் 1865 ஆம் ஆண்டில் முதன்முறையாக இந்த கருத்தை மிகவும் தெளிவாக விவரித்தார், மேலும் அவர் வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் மற்றும் இரண்டாவது விதிகளை விவரித்தார்: 1 வது: பிரபஞ்சத்தின் ஆற்றல் நிலையானது, மற்றும் 2 வது: பிரபஞ்சத்தின் என்ட்ரோபி அதிகபட்சமாக உள்ளது.

லார்ட் கெல்வின் மற்றும் என்ட்ரோபியுடன் தகராறு

அவரது விசாரணைகள் மற்றும் அவரது வெளியிடப்பட்ட படைப்புகளைத் தொடர்ந்து, கிளாசியஸ் குறிப்பாக தாம்சன் மற்றும் டைட் ஆகியோருடன் வெப்பக் கோட்பாட்டின் கண்டுபிடிப்பு மற்றும் அதன் உண்மையான தோற்றம் குறித்து பல மோதல்களை எதிர்கொண்டார். [7] பல வரலாற்றாசிரியர்கள் கிளாசியஸ் ஒப்புக்கொண்டதை விட மற்றவர்களின் படைப்புகளையும் எண்ணங்களையும் அதிகம் பயன்படுத்தினார் என்று நம்புகிறார்கள். இருப்பினும், இயற்பியலில் அவரது பெரும் பங்களிப்பு என்ட்ரோபியில் மாற்ற முடியாத அதிகரிப்பு பற்றிய யோசனையாகவே உள்ளது. [1] 1865 ஆம் ஆண்டில், கிளாசியஸ் என்ட்ரோபி என்ற கருத்தின் முதல் கணித பதிப்பைக் கொடுத்தார், மேலும் அதன் பெயரையும் கொடுத்தார். கிளாசியஸ் இந்த வார்த்தையைத் தேர்ந்தெடுத்தார், ஏனெனில் இதன் பொருள் (கிரேக்க மொழியில் “இன்” மற்றும் rop டிராப் “மாற்றம்”) “உள்ளடக்க உருமாறும்” அல்லது “உருமாற்ற உள்ளடக்கம்”. இப்போது கைவிடப்பட்ட அலகு ‘கிளாசியஸ்’ (சின்னம்: Cl) என்ட்ரோபிக்கு பயன்படுத்தினார். என்ட்ரோபி என்ற கருத்தை அவர் அறிமுகப்படுத்திய மைல்கல் 1865 தாள் வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் மற்றும் இரண்டாவது விதிகளின் பின்வரும் சுருக்கத்துடன் முடிவடைகிறது:

1. பிரபஞ்சத்தின் ஆற்றல் நிலையானது.

2. பிரபஞ்சத்தின் என்ட்ரோபி அதிகபட்சமாக இருக்கும்.

- ருடால்ப் கிளாசியஸ், ஒன்பதாவது நினைவகம். வெப்பத்தின் இயந்திரக் கோட்பாட்டின் அடிப்படை சமன்பாடுகளின் பல வசதியான வடிவங்களில். (1867)

கல்வி வாழ்க்கை மற்றும் க ors ரவங்கள்

ருடால்ப் கிளாசியஸ் 1855 இல் சூரிச்சில் உள்ள பாலிடெக்னிகத்தில் இயற்பியல் பேராசிரியரானார் மற்றும் மின்னாற்பகுப்பு கோட்பாட்டிற்கு பங்களிப்பு செய்தார். கிளாசியஸ் 1867 இல் வோர்ஸ்பர்க்கில் இயற்பியல் பேராசிரியரானார், இரண்டு ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு பான். அவர் 1868 இல் லண்டன் ராயல் சொசைட்டியின் ஃபெலோவாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டார் மற்றும் 1879 இல் அதன் கோப்லி பதக்கத்தைப் பெற்றார். 1870 இல் ஹ்யூஜென்ஸ் பதக்கத்தையும், 1883 இல் போன்செலெட் பரிசையும் பெற்றார். [1,2]

ருடால்ப் கிளாசியஸ் 1888 ஆகஸ்ட் 24 அன்று ஜெர்மனியின் பான் நகரில் 66 வயதில் இறந்தார்.

யோவிஸ்டோ கல்வி வீடியோ தேடலில், ரிக் ப்ரெல்லிங்கரின் ‘வெப்ப ஓட்டம்’ பற்றி மேலும் அறியலாம்.

குறிப்புகள் மற்றும் மேலதிக வாசிப்பு:

[1] ஓ'கானர், ஜான் ஜே .; ராபர்ட்சன், எட்மண்ட் எஃப்., “ருடால்ப் கிளாசியஸ்”, மேக்டூட்டர் ஹிஸ்டரி ஆஃப் கணிதக் காப்பகம், செயின்ட் ஆண்ட்ரூஸ் பல்கலைக்கழகம்.

[2] பிரிட்டானிக்காவில் ருடால்ப் கிளாசியஸ்

[3] zbMATH இல் ருடால்ப் கிளாசியஸ்

[4] கணித மரபியல் திட்டத்தில் ருடால்ப் கிளாசியஸ்

[5] விக்கிடேட்டாவில் ருடால்ப் கிளாசியஸ்

[6] விக்கிடேட்டா வழியாக ருடால்ப் கிளாசியஸுக்கான காலவரிசை

[7] லார்ட் கெல்வின் மற்றும் தெர்மோடைனமிக்ஸ் பகுப்பாய்வு, SciHi வலைப்பதிவு

[8] ஜூலியஸ் வான் மேயர் - ஆற்றலை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது, SciHi வலைப்பதிவு

[9] நிக்கோலா சாடி கார்னோட் அ

*****************************

Rudolf Clausius and the Science of Thermodynamics

physics  2. January 2020  0  Tabea Tietz

Rudolf Clausius (1822 – 1888)

Rudolf Clausius (1822 – 1888)

On January 2, 1822, German physicist and mathematician Rudolf Julius Emanuel Clausius was born. He is considered one of the central founders of the science of thermodynamics, who introduced the concept of entropy in 1865.

If for the entire universe we conceive the same magnitude to be determined, consistently and with due regard to all circumstances, which for a single body I have called entropy, and if at the same time we introduce the other and simpler conception of energy, we may express in the following manner the fundamental laws of the universe which correspond to the two fundamental theorems of the mechanical theory of heat.

1. The energy of the universe is constant.

2. The entropy of the universe tends to a maximum.

– Rudolf Clausius, Ninth Memoir. On Several Convenient Forms of the Fundamental Equations of the Mechanical Theory of Heat.(1867)

Rudolf Clausius Background

Rudolf Clausius’ father founded a school and became its Principal. However, Rudolf Clausius moved to Stettin (now Szczecin, Poland), where he attended a grammar school. He entered the University of Berlin around 1840, being mostly interested in history but he decided to focus on mathematics and physics. It is believed that around 1847, Clausius submitted his dissertation on the problem of reflected light in the sky, to Halle University. His first work on the mechanical theory of heat was titled “Über die bewegende Kraft der Wärme” and was published in 1850 and it is probably his most important and most influential work. Fortunately for Clausius, the paper’s importance was noticed quickly and he was invited to the post of Professor at the Royal Artillery and Engineering School at Berlin in the same year. [1,2]

The New Theory of Thermodynamics

After the discovery of the law of conservation of energy (1st law of thermodynamics) by Julius Robert von Mayer,[8] James Prescott Joule and Hermann von Helmholtz, a new thermodynamics had to be found, especially since William Thomson (later Lord Kelvin) had clearly shown that there was a contradiction between Carnot’s process and conservation of energy. The theory of heat at the time was called the caloric theory and was based on the axioms that the heat in the universe conserved and that the heat in a substance is a function of the state of the substance. Clausius stated in his 1850 paper, that these assumptions were false and he gave two laws of thermodynamics to replace the incorrect assumptions. His explanations included the nature of free heat and latent heat. In the First Law of Thermodynamics it was already proven that both axioms of the caloric theory are false. The paper also contained a version of the Second Law of Thermodynamics and he kept working on the law for the next 15 years, trying to put the law into a simpler form. In his work, Rudolf Clausius mentioned Sadi Carnot‘s principle of the efficiency of heat engines.[9] The Clausius-Clapeyron equation appears which expresses the relation between the pressure and temperature at which two phases of a substance are in equilibrium. In his famous paper, Clausius understood entropy as the quantity that remains invariant during changes of volume and temperature in a Carnot cycle. However, he did not name this concept back then. He described the concept for the first time in 1865 more clearly and he stated and described the First and Second laws of thermodynamics: 1st: The energy of the universe is constant, and 2nd: The entropy of the universe tends to a maximum.

Dispute with Lord Kelvin and Entropy

Following his investigations and his published works, Clausius faced several disputes with especially Thomson and Tait on the discovery of the theory of heat and its real origin.[7] Many historians believe that Clausius made more use of the works and thoughts of others than he might have admitted. However, his great contribution to physics remains the idea of the irreversible increase in entropy. [1] In 1865, Clausius gave the first mathematical version of the concept of entropy, and also gave it its name. Clausius chose the word because the meaning (from Greek ἐν en “in” and τροπή tropē “transformation”) is “content transformative” or “transformation content”. He used the now abandoned unit ‘Clausius’ (symbol: Cl) for entropy. The landmark 1865 paper in which he introduced the concept of entropy ends with the following summary of the first and second laws of thermodynamics:

The energy of the universe is constant.

The entropy of the universe tends to a maximum.

Academic Career and Honours

Rudolf Clausius became professor of physics at the Polytechnikum in Zurich in 1855 and made contributions to the theory of electrolysis. Clausius became professor of physics in Würzburg in 1867 and Bonn two years later. He was elected a Fellow of the Royal Society of London in 1868 and received its Copley Medal in 1879. He also received the Huygens Medal in 1870, the Poncelet Prize in 1883. [1,2]

Rudolf Clausius died on 24 August 1888 in Bonn, Germany, at age 66.

At yovisto academic video search, you may learn more about ‘The Flow of Heat’ by Rick Prellinger.

References and Further Reading:

[1] O’Connor, John J.; Robertson, Edmund F., “Rudolf Clausius”, MacTutor History of Mathematics archive, University of St Andrews.

[2] Rudolf Clausius at Britannica

[3] Rudolph Clausius at zbMATH

[4] Rudolph Clausius at Mathematics Genealogy Project

[5] Rudolph Clausius at Wikidata

[6] Timeline for Rudolph Clausius, via Wikidata

[7] Lord Kelvin and the Analysis of Thermodynamics, SciHi Blog

[8] Julius von Mayer – Energy can neither be created or destroyed, SciHi Blog

[9] Nicolas Sadi Carnot and the Science of Thermodynamics, SciHi Blog

[10] Clausius, R. (1867). The Mechanical Theory of Heat – with its Applications to the Steam Engine and to Physical Properties of Bodies. London: John van Voorst. English translations of nine papers.

[11] Works by or about Rudolf Clausius at Internet Archive