克勞修斯

         克勞修斯（rudolph　clausius,1822～1888德國物理學(xué)家，是氣體動理論和熱力學(xué)的主要奠基人之一。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。曾就學(xué)于柏林大學(xué)。1847年在哈雷大學(xué)主修數(shù)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)會和彼得堡科學(xué)院選為院士或會員。

         克勞修斯主要從事分子物理、熱力學(xué)、蒸汽機(jī)理論、理論力學(xué)、數(shù)學(xué)等方面的研究，特別是在熱力學(xué)理論、氣體動理論方面建樹卓著。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(dú)立地表述了熱與機(jī)械功的普遍關(guān)系──熱力學(xué)第一定律，并且提出蒸汽機(jī)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(yùn)動的觀點(diǎn)對熱機(jī)的工作過程進(jìn)行了新的研究。論文首先從焦耳確立的熱功當(dāng)量出發(fā)，將熱力學(xué)過程遵守的能量守恒定律歸結(jié)為熱力學(xué)第一定律，指出在熱機(jī)作功的過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人熱力學(xué)的一個(gè)新函數(shù)，是體積和密度的函數(shù)。后來開爾文把u稱為物體的能量，即熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能。論文的第二部分，在卡諾定理的基礎(chǔ)上研究了能量的轉(zhuǎn)換和傳遞方向問題，提出了熱力學(xué)第二定律的最著名的表述形式（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)是開爾文）之一。

      在發(fā)現(xiàn)熱力學(xué)第二定律的基礎(chǔ)上，人們期望找到一個(gè)物理量，以建立一個(gè)普適的判據(jù)來判斷自發(fā)過程的進(jìn)行方向�？藙谛匏故紫日业搅诉@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)過程中熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表示形式：，而引入了一個(gè)新的后來定名為熵的態(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(yīng)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)過程，得出熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表示形式：≤0等號對應(yīng)于可逆過程，不等號對應(yīng)于不可逆過程。這就是著名的克勞修斯不等式。利用熵這個(gè)新函數(shù)，克勞修斯證明了：任何孤立系統(tǒng)中，系統(tǒng)的熵的總和永遠(yuǎn)不會減少，或者說自然界的自發(fā)過程是朝著熵增加的方向進(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。后來克勞修斯不恰當(dāng)?shù)匕褵崃�學(xué)第二定律推廣到整個(gè)宇宙，提出所謂“熱寂說”。

        在氣體動理論方面克勞修斯作出了突出的貢獻(xiàn)�？藙谛匏�、麥克斯韋、玻耳茲曼被稱為氣體動理論的三個(gè)主要奠基人。由于他們的一系列工作使氣體動理論最終成為定量的系統(tǒng)理論。1857年克勞修斯發(fā)表《論熱運(yùn)動形式》的論文，以十分明晰的方式發(fā)展了氣體動理論的基本思想。他假定氣體中分子以同樣大小的速度向各個(gè)方向隨機(jī)地運(yùn)動，氣體分子同器壁的碰撞產(chǎn)生了氣體的壓強(qiáng)，第一次推導(dǎo)出著名的理想氣體壓強(qiáng)公式，并由此推證了玻意耳－馬略特定律和蓋·呂薩克定律，初步顯示了氣體動理論的成就。而且第一次明確提出了物理學(xué)中的統(tǒng)計(jì)概念，這個(gè)新概念對統(tǒng)計(jì)力學(xué)的發(fā)展起了開拓性的作用。

      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(nèi)所發(fā)生的碰撞次數(shù)和氣體分子的平均自由程的重要概念，解決了根據(jù)理論計(jì)算氣體分子運(yùn)動速度很大而氣體擴(kuò)散的傳播速度很慢的矛盾，開辟了研究氣體的輸運(yùn)過程的道路。　

        克勞修斯在其他方面貢獻(xiàn)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)方程又稱克拉珀龍－克勞修斯方程。1853年他發(fā)展了溫差電現(xiàn)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(tǒng)計(jì)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(dú)立地導(dǎo)出電介質(zhì)的介電常數(shù)與其極化率之間的關(guān)系──克勞修斯－莫索提公式。

        主要著作有《力學(xué)的熱理論》、《勢函數(shù)與勢》、<熱理論的第二提議》等。