德国物理学家

摘要:德国物理学家和数学家鲁道夫·克劳修斯是热力学的主要创始人之一。他重申了尼古拉斯·卡诺定律(也称为卡诺循环)，将热力学理论推向了一个更加现实和健全的基础。自然科学和哲学界的人将永远记得克劳修斯在1865年的两句名言:“宇宙的能量是恒定的”。“宇宙的熵趋于最大”。

鲁道夫·克劳修斯(1822年1月2日-1888年8月24日)，德国物理学家和数学家，是热力学的主要创始人之一。他重申了萨迪·卡诺定律(也称为卡诺循环)，将热力学理论推向了一个更加现实和健全的基础。

克劳修斯主要从事分子物理学、热力学、蒸汽机理论、理论力学、数学等方面的研究，尤其在热力学理论、气体动力学理论方面取得了突出的成就。他是历史上第一个准确表达热力学定律的科学家。1850年和兰金(William John Ma-Zquorn Rankine，1820 ~ 1872)独立地表述了热与机械功之间的普遍关系——热力学第一定律，并提出了蒸汽机的理想热力循环(Rankine-clausius循环)。1850年，克劳修斯发表了一篇关于热能和热能定律的论文。他从热是运动的观点出发，对热机的工作过程进行了新的研究。从焦耳建立的热的力学等效出发，首先将热力学过程中观察到的能量守恒定律归纳为热力学第一定律，指出热机工作时消耗一部分热量，另一部分热量从热物体传递到冷物体。这两部分热量和所产生的功有关系。其中dQ是传递给物体的热量，dW代表做功，u是克劳修斯首次引入的热力学新函数，是体积和温度的函数。开尔文后来称U为物体的能量，即热力学系统的内能。在论文的第二部分，基于卡诺定理，研究了能量转换和传递方向的问题，提出了热力学第二定律最著名的表达式(克劳修斯表达式):热量不能自发地从较冷的物体传递到较热的物体。因此克劳修斯是热力学第二定律的两个主要创始人之一(另一个是开尔文)。

基于热力学第二定律的发现，人们期望找到一个物理量来建立一个判断自发过程方向的普遍标准。克劳修斯首先发现了这样一个物理量。1854年，他发表了另一种形式的热力学第二定律，给出了可逆循环中热力学第二定律的数学表示:并引入了一个新的状态参数，后来命名为熵。1865年，他发表了一篇题为“力学热理论主要方程的简单应用形式”的论文，并正式命名了这种新的状态参数熵。将上述积分推广到更一般的循环过程，得到了热力学第二定律的数学表达式:等号≤0对应可逆过程，不等号对应不可逆过程。这就是著名的克劳修斯不等式。克劳修斯利用熵的新函数证明，在任何孤立的系统中，系统的总熵永远不会减少，或者自然的自发过程将朝着熵增加的方向进行。这就是“熵增原理”，这是热力学第二定律，用熵的概念来表达。后来克劳修斯不适当地把热力学第二定律推广到整个宇宙，提出了所谓的“热寂理论”。