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R.克劳修斯 Rudolph Clausius (1822~1888)

  德国物理学家,热力学的奠基人之一。1822年1月2日生于普鲁士的克斯林(今波兰科沙林)的一个知识分子家庭,1840年入柏林大学,1847年在哈雷大学得主修数学和物理的哲学博士学位。1850年克劳修斯发表了著名论文《论热的动力以及由此推出的关于热学本身的诸定律》从而知名于学术界。1855年任苏黎世工业大学教授,1867年返回德国任维尔茨堡大学教授,1869年起任波恩大学教授。1888年8月24日在波恩逝世。

  在1850年的那篇论文中,克劳修斯首先从当时J.P.焦耳用实验方法确立的热功当量出发,提出一个基本定理:在一切只由热产生功的情况,必有和所产生的功成正比的热量被消耗掉;反之,消耗同样数量的功也就会产生同样数量的热。接着他用理想气体为例进行分析和讨论,批判了热质说的两种错误的基本思想,即宇宙中的热量是守恒的和物质内部的热量是物质状态函数。对传统的关于潜热和自由热的概念,提出了自己的见解,认为:自由热是决定物质温度的因素,而且是组成物质的那些微粒的活力(动能),而潜热则是已经转化为内功的不再存在的热。内功和分子的组态有关,从而是物质状态函数;而外功却和变化的过程有关。他并就理想气体的情形写出

  dQ=dU+pdV

  这个热力学第一定律的表达式。

  克劳修斯在这篇论文的第二部分,重新论证了S.卡诺在1824年的论断──工作于两个温度间的一切理想热机,有同样多的热量转移而得到同样多的功,且与工作物质无关,在这循环过程中热量并未消失。热量没有消失显然与热的功当量矛盾,但卡诺论断的第一部分仍然成立,否则就会导致在不发生任何其他变化的情况下,热将从温度低的物体转移到温度高的物体,而这是和热的行为相矛盾的。这就是一般教科书中的热力学第二定律的克劳修斯说法──热不能自发地从低温物体向高温物体转移──的来源。

  在1854年发表的《力学的热理论的第二定律的另一形式》一文中,他证明在一个可逆循环过程中

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  从而引入了一个新的后来定名为的状态参量,1865年他发表《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》一文,这时他才把这状态参量叫作熵(Entropie),并且说明这个词的希腊文原义为“变换”。在这篇论文的最后他还写着:

  ① 宇宙的能量是常数,

  ② 宇宙的熵趋于一最大值。后一结论就是所谓“热寂说”的起源。

  克劳修斯在气体分子运动论的主要贡献是:他解决了根据这个理论计算出的分子速度和气体扩散现象所显示的速度二者之间的矛盾,这在当时是大家都关心的一个有争论的问题。他从分析气体分子间的相互碰撞入手,引入在单位时间内所发生的碰撞数和分子的自由程两个概念。虽然他在分析中假定了分子具有相同的速率,但他的这个工作开辟了研究气体的输运现象的道路。

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