ELEKTRO 3/2013 107 archiv Významné osobnosti vědy a techniky (23. část)Rudolf Julius Emanuel Clausius *2. leden 1822 Koszalin (Západopomořanské vojvodství, Polsko)†24. srpen 1888 Bonn (Německo)125 let od jeho úmrtí Tající led v teplé místnosti je názorným příkladem růstu entropie Německý fyzik a matematik, profesor na technice v Curychu, na univerzitě ve Würzburgu a v Bonnu. Spoluautor rovni-ce vyjadřující závislost tlaku par kapalin na teplotě (rovnice Clausius-Clapeyronova). Za-býval se termodynamikou, formuloval první a druhý termodynamický zákon, zavedl po-jem entropie a princip jejího růstu. Je pova-žován za jednoho z prvních teoretických fy-ziků z poloviny 19. století. Byl současníkem Helmholtze, Jouleho, Kirchhoffa, Kelvina, Loschmidta, Boltzmanna a Maxwella.Rudolf Clausius byl synem školního rady a faráře a po ukončení štětínského gymnázia začal v roce 1840 studovat v Berlíně matema-tiku a fyziku. V roce 1847 promoval v Halle na doktora filozofie, když obhájil svou prá-ci na téma optické jevy v zemské atmosféře. Až do roku 1850 pracoval jako učitel fyziky a matematiky na Friedrichwerderschenově gymnáziu v Berlíně. Poté se stal profesorem fyziky na Královské dělostřelecké a inženýr-ské škole v Berlíně a privátním docentem na Berlínské univerzitě. V roce 1855 odešel do Curychu na nově zřízenou Švýcarskou tech-nickou vysokou školu, kde působil do roku 1867. Potom pobyl dva roky ve Würzburgu a v roce 1869 se usadil v Bonnu, kde setrval až do konce svého života. Jako velitel stu-dentského sanitního sboru byl v roce 1870 v německo-francouzské válce zraněn a jako vzpomínku na tuto událost si odnesl přetrvá-vající bolesti kolena. V roce 1875 mu zemře-la jeho první žena při porodu jejich šestého dítěte a od té doby se o do-mácnost starala jeho nejstarší dcera Matylda, která převzala i výchovu svých sourozenců. Rudolf Clausius se dva roky před svou smrtí oženil ještě jednou.V roce 1850 se začal Clausius zabývat oborem, který mu přinesl největší slávu – termodynamikou. Do své teorie zahrnul zákon zachování ener-gie (jeho existenci tušil již Sadi Carnot v roce 1824 a stanovil ho Julius Robert Mayer v roce 1842) jako první zákon termodynamiky a kvantitativně ho zformuloval tím, že v roce 1850 vytvořil vztah mezi množstvím tepla Q, prací W a vnitřní energií U (dU = dQ + dW). Na rozdíl od do té doby převládajícího názo-ru se přesvědčil, že teplo není žádná neměnná látka, ale pouze jedna z forem energie, kte-rou lze přeměnit na jiné známé formy, jako je např. kinetická energie aj. Zákon zachová-ní energie však ještě nevysvětloval, proč pře-měna energie neprobíhá v libovolném směru, např. proč dvě rozdílná tělesa při styku vy-rovnávají své teploty, avšak tepelná energie nikdy sama od sebe nepřechází ze studeněj-šího tělesa na teplejší. Tuto skutečnost jasně konstatoval i Carnot, ale až Clausius zjistil, že je to způsobeno tokem energie, a ne ně-jakým fenoménem vázaným v tepelné lát-ce. V roce 1850 Clausius označil tuto zkuše-nost za druhý zákon termodynamiky. Změna množství tepla vztažená na teplotu přestupu tepla v termodynamickém procesu předsta-vuje tedy míru přeměnitelnosti tepla a tech-nické práce, a tím i kvalitu tohoto procesu (dS = dQ/T). Tuto ekvivalentní hodnotu pře-měny nazval Clausius později entropií. Clausiusova první přírodovědecká práce byla zaměřena na témata meteorologické opti-ky, jako např. na vznik duhy nebo na fenomén modré oblohy. Jeho proslulé pojednání z roku 1850 O hnací síle tepla mu konečně umožni-lo vyučovat na Královské dělostřelecké a inže-nýrské škole a současně jako soukromý docent i na Berlínské univerzitě. Navíc se mu koneč-ně otevřela také cesta k jeho vědecké kariéře.Při vyslovení Clausiusova jména se nej-spíše vybaví Clausius-Clapeyronova rovni-ce, která charakterizuje fázový přechod mezi dvěma stavy hmoty. Jeho jméno je však také známo v oblasti energetiky, a to díky Clausi-us-Rankinovu procesu, tedy procesu přemě-ny technologické vody na páru, která je vy-užívána k výrobě mechanické energie, resp. elektrické energie z chemicky vázaného tepla. V teplárenských procesech je třeba technolo-gické médium – vodu energeticky „zušlech-tit“ dodáním tepla zvenčí (topení), aby mohla za velkého tlaku a teploty vznikat vodní pára, která je pak vedena do turbíny, kde vykoná práci potřebnou k roztočení alternátoru, resp. k výrobě elektrické energie. Energie takto vy-užité páry je bezcenná a musí být odevzdá-na přes chladič do okolí. Výroba této ztráto-vé energie, jakou je např. odpadní teplo, by byla nevyhnutelná i za ideálních podmínek. Méně známá je naopak skutečnost, že Clausius položil svými pracemi základ ke ki-netické teorii plynů a k elektrolytické disoci-aci. V roce 1857 také zdokonalil velmi jedno-duchý model pro kinetiku plynů Augusta Car-la Krönigse a zavedl technický termín střední volná dráha molekuly plynu. Pracoval rovněž na elektrodynamice pohybujících se těles, je-jíž řešení předložil ve své práci Einstein v roce 1905. V neposlední řadě se podílel na metodě určení molární refrakce látky – Clausius-Mos-sottiho rovnice. Tato metoda sloužila k ověřo-vání struktury organické látky. Z indexu lomu a molární hmotnosti lze porovnávat struktury (funkční skupiny, vazby) organických molekul. Rudolf Julius Emanuel Clausius získal mnoho ocenění a uznání. Byl nositelem hod-nosti čestného doktora od roku 1868, kterou mu udělila Würzburgská univerzita, stal se v roce 1878 členem Královské švédské aka-demie věd, v roce 1879 držitelem Copleyho medaile, kterou uděluje Královská společ-nost v Londýně za přínos vědě, a řádu za zá-sluhy Pour le Mérite za přínos vědě a umění z roku 1888, ale také např. zahraničním čle-nem italské Accademia Nazionale dei Lincei v Římě. Na jeho počest je pojmenován jeden z kráterů na Měsíci Clausius.Z jeho nejznámějších prací lze jmenovat:– Über die bewegende Kraft der Wärme und die Gesetze, welche sich daraus für die Wärmelehre selbst ableiten lassen. 1850.– Die Potentialfunktion und das Potential. 1859.– Mechanische Wärmetheorie I. 1864.– Mechanische Wärmetheorie II. 1867.– Über einen auf die Wärme anwendbaren mechanischen Satz. 1870.S Obr. 2. Sklenice s tajícím ledem – jednoduchý příklad pro růst entropie Obr. 1. Clausius-Rankinův proces se využívá v energetice při přeměně technologické vody na páru