Biografia di Danilo Domenici
(1822-1888)
acque a Koslin, in Prussia, il 2 gennaio 1822.
E’ considerato uno dei padri della termodinamica.
Si laureò all’Università di Berlino nel 1844 e 4 anni dopo ottenne il dottorato di ricerca all’Università di Halle, con una tesi sugli effetti ottici nell’atmosfera, in cui propose che la riflessione e rifrazione della luce solare siano la causa del colore blu del cielo di giorno e rosso al tramonto e all’alba. Più tardi Lord Rayleigh riprenderà il lavoro dimostrando che si tratta in realtà della diffusione della luce.
Nel 1850 pubblicò il suo lavoro più importante “Sulla forza motrice del calore e sulle leggi del calore che ne possiamo dedurre”, che segna la nascita della termodinamica moderna. Prima di questo lavoro il riferimento del campo era la teoria calorica, sviluppata da Laplace, Poisson, Carnot e Clapeyron, che si basava su due assiomi, ovvero che il calore nell'universo è conservato e che il calore in una sostanza è una funzione dello stato della sostanza. Nel suo articolo del 1850, Clausius afferma che le ipotesi della teoria calorica sono false e enuncia due leggi della termodinamica per sostituire le ipotesi non corrette. Il primo principio afferma l'equivalenza tra calore e lavoro: ogni volta che il lavoro è svolto dal calore, una quantità equivalente di calore viene consumata. Clausius interpretò il calore libero come l'energia cinetica delle particelle del corpo. Il lavoro impiegato nell'aumentare questa energia cinetica avrebbe comportato un aumento della temperatura. Il calore latente era il calore che era stato distrutto nel lavoro svolto contro le forze tra le molecole. L'equazione di base stabilita da Clausius era quindi
dQ = dU + dW
dove dQ è l'incremento di calore, dU è la variazione di energia del corpo e dW è la variazione di lavoro esterno svolto. L'introduzione di U, l'energia del corpo, era di grande importanza, anche se Clausius non gli diede un nome. Oggi viene comunemente chiamata energia interna, e rappresenta la quantità totale di lavoro che potrebbe essere teoricamente estratto da una sostanza.
L’articolo del 1850 contiene anche vari enunciati del secondo principio, ma è solo nel 1854 che Clausius arriva ad una formulazione soddisfacente, oggi nota come formulazione di Clausius: “È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di trasferire calore da un corpo più freddo a uno più caldo senza l'apporto di lavoro esterno”.
Nel 1855 si trasferì a Zurigo, dove ottenne una cattedra da professore al Politecnico. Qui si dedicò allo studio della teoria cinetica dei gas, riuscendo ad ampliare il semplice modello dei gas perfetti con i moti traslazionali, rotazionali e vibrazionali delle molecole. Introdusse inoltre il concetto fondamentale di libero cammino medio di una particella.
Riprendendo un lavoro degli anni ‘30 di Emile Clapeyron, arrivò a formulare l’equazione di Clausius-Clapeyron che caratterizza la relazione tra temperatura e pressione di vapore durante una transizione di fase di un singolo costituente.
Nel 1865 diede la prima versione matematica del concetto di entropia, che chiamò così dal greco en-trope cioè in trasformazione. Alla fine della pubblicazione sono riportate due concise formulazioni del primo e del secondo principio della termodinamica:
- L’energia dell’universo è costante
- L’entropia dell’universo tende ad un massimo
Nel 1867 accettò una cattedra dall'Università di Würzburg, esprimendo profondo rammarico nel lasciare Zurigo ma trovando che non poteva più resistere al desiderio di tornare nella sua Germania natia. Nel 1869 si spostò all’Università di Bonn. L’anno successivo però scoppiò la guerra tra la Prussia e la Francia. Nonostante fosse sulla soglia dei 50 anni Clausius volle arruolarsi nell’esercito tedesco, partecipando valorosamente alle battaglie di Vionville e Gravelotte. Con i suoi studenti di Bonn formò un corpo di ambulanze di cui assunse il comando. Ricevette la Croce di Ferro nel 1871 per i suoi servizi nella campagna tedesca. Tuttavia, fu ferito alla gamba durante le battaglie e soffrì di forti dolori e disabilità per il resto della sua vita.
Nel 1875 sua moglie morì dando alla luce il loro sesto figlio. Con la responsabilità di crescere la sua famiglia e una disabilità, Clausius ebbe poco tempo per dedicarsi alla ricerca nell’ultima parte della sua vita. Nel 1884 divenne rettore dell’Università di Bonn, dove si recava abitualmente a cavallo, per evitare di camminare.
Morì a Bonn il 24 agosto 1888.