Rudolf Clausius: quién fue, biografía y aportes a la ciencia
¿Quién fue Rudolf Clausius?
Rudolf Clausius (1822-1888) fue un físico y matemático alemán que formuló la segunda ley de la termodinámica y es considerado por muchos como uno de los fundadores de la termodinámica.
Junto con él, personajes como William Thomson y James Joule desarrollaron de manera importante esta rama de la ciencia cuya fundación se le adjudica al francés Sadi Carnot.
El trabajo de Clausius tuvo un impacto fuerte en el desarrollo de teorías propuestas por otros físicos importantes. Un ejemplo es el caso de las teorías de James Maxwell, quien abiertamente reconoció la influencia de Clausius en su propio trabajo.
Los aportes más relevantes de Rudolf Clausius estuvieron relacionados con los resultados de sus investigaciones sobre el efecto del calor en diferentes fluidos y materiales.
Biografía de Rudolf Clausius
Nacimiento y primeros años
Rudolf Clausius nació el 2 de enero de 1822 en Köslin, en Pomerania, Alemania. El padre de Rudolf profesaba la fe protestante y tenía una escuela; allí fue donde este científico obtuvo su primera formación.
Posteriormente, ingresó en el gimnasio de la ciudad de Stettin (escrita en alemán como Szczecin) y allí continuó parte de su formación.
Estudios universitarios
En 1840 ingresó a la Universidad de Berlín, de donde egresó cuatro años más tarde, en 1844. Allí estudió física y matemáticas, dos disciplinas para las que Clausius demostró ser bastante hábil desde una edad muy temprana.
Luego de esta experiencia académica, Clausius ingresó a la Universidad de Halle, en donde obtuvo un doctorado en 1847 gracias a un trabajo sobre los efectos ópticos que se generan en el planeta Tierra como consecuencia de la existencia de la atmósfera.
A partir de este trabajo, que tenía algunas fallas en cuanto al enfoque, se evidenció que Clausius tenía claras dotes para las matemáticas y que sus habilidades respondían perfectamente ante el ámbito de la física teórica.
Principios de la termodinámica
Tras obtener el doctorado en 1850, Clausius obtuvo una plaza como profesor de física en la Real Escuela de Ingeniería y Artillería de Berlín; allí estuvo hasta 1855.
Además de este cargo, Clausius también ejerció en la Universidad de Berlín como un privatdozent, un profesor que podía dar clases a los alumnos, pero cuyos honorarios no eran otorgados por la universidad, sino que los mismos estudiantes eran quienes costeaban estas clases.
1850 también fue el año en el que Rudolf Clausius publicó el que sería tu trabajo más importante: Sobre las fuerzas del movimiento provocado por el calor.
Enseñanza y teoría cinética
En 1855 Clausius cambió de aires y obtuvo un cargo de profesor en el Instituto Federal Suizo de Tecnología, con sede en Zúrich.
En 1857 se enfocó en estudiar el ámbito de la teoría cinética; fue en esta época cuando comenzó a experimentar con el concepto de “libre recorrido medio de una partícula”.
Este término hace referencia a la distancia que existe entre dos encuentros, uno tras otro, de las moléculas que conforman un gas. Esta contribución también fue muy relevante para el campo de la física.
Clausius estuvo en el Instituto Federal Suizo de Tecnología durante varios años, hasta 1867, y allí se dedicó a dar lecciones de física. Ese mismo año se mudó a Würzburg, en donde también ejerció como profesor.
En 1868 obtuvo una membresía en el Real Sociedad de Londres. Estuvo dando clases en Würzburg hasta 1869, año en el que pasó a dar clases de Física en la Universidad de Bonn, en Alemania. En esta universidad impartió clases hasta el final de su vida.
Participación bélica
En el contexto de la guerra franco-prusiana, Clausius tenía unos 50 años de edad. En ese momento organizó a varios de sus estudiantes en un cuerpo de ambulancia voluntario que sirvió en dicho conflicto, que tuvo lugar entre los años 1870 y 1871.
Como consecuencia de esta heroica acción, Clausius recibió la Cruz de Hierro, gracias al servicio que prestó a la armada alemana.
Y también gracias a esta participación, Clausius tuvo una herida de guerra en una pierna, que más adelante le causó molestias, presentes hasta el final de su vida.
Reconocimientos
En 1870 Rudolf Clausius obtuvo la Medalla Huygens y en 1879 recibió la Medalla Copley, galardón entregado por la Real Sociedad de Londres a quienes hayan hecho aportes relevantes en el ámbito de la biología o la física.
En 1878 fue nombrado miembro de la Real Academia Sueca de las Ciencias, y en 1882 recibió un doctorado honorífico por parte de la Universidad de Wüzburg.
En 1883 recibió el premio Poncelet, galardón que concede la Academia de las Ciencias de Francia a todos aquellos científicos que hayan realizado contribuciones trascendentes en el campo de las ciencias en general.
Por último, uno de los reconocimientos más trascendentales hechos a este científico alemán es que un cráter de la Luna fue designado con su nombre: el cráter Clausius.
Muerte
Rudolf Clasius murió el 24 de agosto de 1888 en Bonn, en su natal Alemania. Dos años antes, en 1886, se casó con Sophie Stack.
En los últimos años de su vida, dejó un poco de lado la investigación para dedicarse a sus hijos; además, la herida sufrida en la guerra no le permitía moverse con tanta facilidad como en otros tiempos.
Su campo de investigación en aquel momento, la teoría electrodinámica, pasó a segundo plano debido a todo este contexto. A pesar de esto, Clausius continuó enseñando en el ámbito universitario hasta su fallecimiento.
Una ventaja que tuvo fue que pudo disfrutar en vida del visto bueno dado por los más importantes científicos de la época, como William Thomson, James Maxwell y Josiah Gibbs, entre muchos otros.
Estos científicos ilustres y la comunidad de las ciencias en general lo reconocieron en su momento como el hombre que fundó la termodinámica. Aun actualmente este descubrimiento se le reconoce como el más importante y trascendental.
Aportes de Rudolf Clausius
Fundación de la termodinámica
Considerado como uno de los padres de la termodinámica, Clausius aportó bases importantes para el desarrollo de las proposiciones fundamentales de la misma.
Algunos personajes relevantes de la física aseguraban que fue el trabajo de Clausius el que aseguró los fundamentos de la termodinámica con definiciones claras y fronteras definidas.
La atención de Clausius se centraba en la naturaleza de los fenómenos moleculares. Del estudio de dichos fenómenos resultaron las proposiciones que él mismo formuló sobre las leyes de la termodinámica.
Aporte a la teoría cinética de los gases
Los trabajos de Clausius sobre las moléculas individuales de los gases fueron determinantes para el desarrollo de la teoría cinética de los gases.
Esta teoría fue desarrollada por James Maxwell en 1859 basado en el trabajo de Clausius. La misma fue criticada en principio por Clausius y gracias a estas críticas Maxwell realizó una actualización de su teoría en 1867.
El principal aporte de Clausius en este campo fue el desarrollo de un criterio para distinguir los átomos y las moléculas, demostrando que las moléculas de gas eran cuerpos complejos con partes constituyentes que se mueven.
Segunda ley de la termodinámica
Clausius fue quien introdujo el término “Entropía” en la termodinámica y usó este concepto para estudiar procesos, tanto reversibles como irreversibles, en esta área del conocimiento.
Clausius permitió relacionar el concepto de entropía con el concepto de disipación de energía como conceptos “siameses” por su estrecha relación.
Esto marcó una diferencia sustancial con conceptos similares que trataban de describir los mismos fenómenos.
El concepto de entropía, tal y como Clausius lo propuso, era poco más que una hipótesis en su tiempo. Eventualmente, se demostró que Clausius estaba en lo correcto.
El método matemático de Clausius
Uno de los aportes de Clausius a la ciencia fue el desarrollo de un método matemático que jugó un papel crucial en la termodinámica. Este método fue útil en su aplicación a la teoría mecánica del calor.
Este aporte de Clausius muchas veces es pasado por alto, principalmente debido a la forma confusa en que su autor lo presentó.
Sin embargo, muchos autores consideran que estas confusiones eran comunes en los físicos y no es razón para desestimarlo.
Teoría mecánica del calor
Clausius desarrolló lo que se denominó teoría mecánica del calor. Esta fue una de sus más importantes aportaciones a la termodinámica.
La base de esta teoría consideraba el calor como una forma de movimiento.
Esto permitió entender que la cantidad de calor que se necesita para calentar y expandir el volumen de un gas depende de la forma en que dicha temperatura y dicho volumen cambian durante el proceso.
Referencias
- Daub E. Entropy and Dissipation. Historical Studies in the Physical Sciences. 1970; 2(1970): 321–354.
- Ketabgian T. (2017). The Energy of Belief: The Unseen Universe Spirit of Thermodynamics. In Strange Science (pp. 254–278).
- Klein M. Gibbs on Clausius. Historical Studies in the Physical Sciences. 1969; 1(1969): 127–149.
- Sciences A. A. Rudolf Julius Emanuel Clausius. Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences. 1889; 24: 458–465.
- Wolfe E. Clausius and Maxwell’s Kinetic Theory of Gases. Historical Studies in the Physical Sciences. 1970; 2: 299–319.
- Yagi E. Clausius’s Mathematical Method and the Mechanical Theory of Heat. Historical Studies in the Physical Sciences. 1984; 15(1): 177–195.