Джозайя Уиллард Гиббс
Джозайя Уиллард Гиббс (англ. Josiah Willard Gibbs, 11 февраля 1839, Нью-Хейвен, Коннектикут – 28 апреля 1903, там же), - великий американский физик-теоретик, математик, физико-химик, один из основоположников термодинамики и статистической механики. Окончил Йельский университет (1858). В 1863 получил степень доктора философии в Йельском университете, с 1871 профессор там же. Разработал теорию термодинамических потенциалов, открыл общее условие равновесия гетерогенных систем правило фаз, вывел уравнения Гиббса Гельмгольца, Гиббса Дюгема, адсорбционное уравнение Гиббса. Установил фундаментальный закон статистической физики распределение Гиббса. Предложил графическое изображение состояния трехкомпонентной системы (треугольник Гиббса). Заложил основы термодинамики поверхностных явлений и электрохимических процессов. Ввел понятие адсорбции.
Уже в первых своих статьях развивает графические методы исследования термодинамических систем, вводит трёхмерные диаграммы и получает соотношения между объёмом, энергией и энтропией вещества. В 1874-78 в трактате "О равновесии гетерогенных веществ" разработал теорию потенциалов термодинамических, доказал правило фаз (общее условие равновесия гетерогенных систем), создал термодинамику поверхностных явлений и электрохимических процессов; Г. обобщил принцип энтропии, применяя второе начало термодинамики к широкому кругу процессов, и вывел фундаментальные уравнения, позволяющие определять направление реакций и условия равновесия для смесей любой сложности. Теория гетерогенного равновесия - один из наиболее его абстрактных теоретических вкладов в науку - нашла широкое практическое применение. В 1902 были опубликованы "Основные принципы статистической механики, излагаемые со специальным применением к рациональному обоснованию термодинамики", явившиеся завершением классической статистической физики, первоосновы которой были заложены в работах Дж. К. Максвелла и Л. Больцмана. Статистический метод исследования, разработанный Г., позволяет получить термодинамические функции, характеризующие состояние вещества. Дал общую теорию флуктуаций величин этих функций от равновесных значений, определяемых формальной термодинамикой, и адэкватное описание необратимости физических явлений. Является также одним из создателей векторного исчисления в его современной форме ("Элементы векторного анализа", 1881- 1884). В его трудах проявились замечательно точная логика, тщательность в отделке результатов. В его работах до сих пор не обнаружено ни одной ошибки, все его идеи сохранились в современной науке.
Биография[]
Отец Гиббса был профессором Йельского университета и сначала обучал сына дома. Только в десять лет он поступил в частную школу. В 1854 году он поступил в Йельский университет, где в 1858 году получил диплом бакалавра. В 1863 году Гиббс получил степень доктора физики за работу по инженерной механике за диссертацию "О форме зубцов в зубчатом сцеплении" и ему предложили место преподавателя в колледже на три года. В 1866 году Гиббс решил продолжить образование и вместе с двумя сестрами отправился в Европу. Сначала он занимался в Сорбонне и Коллеж де Франс, а на следующий год переехал в Берлин, где учился у Кундта и Вейерштрассе. В 1869 году Гиббс вернулся в Америку, где в июле 1871 года был назначен профессором математики и физики на факультете философии и изящных искусств. Он читал лекции по механике, волновой оптике, векторному анализу, теории электричества и магнетизма. В 1873 году появились его термодинамические работы "Графические методы в термодинамике жидкостей" и "Метод геометрического представления термодинамических свойств веществ при помощи поверхностей". Позже (в 1875-1878 годах) выходит из печати его исследование "О равновесии гетерогенных систем". Гиббс расширил понятие о равновесии, ввел понятие энтропии как меры изменения системы, открыл уравнение, описывающее химические реакции и их равновесие. Для таких систем Гиббс определил новые величины - химические потенциалы, связанные с энтропией. Они позволяли предсказать ход химической реакции или фазового перехода. В частности, результатом этих исследований явилось знаменитое правило фазы Гиббса, которое определяла необходимые условия для равновесия различных фаз: в жидких, твердых и газообразных ("треугольник Гиббса" для расчета трехкомпонентных систем). Он создал новый метод в термодинамике - метод термодинамических функций. Весной 1879 года Гиббс был избран членом Национальной академии США, в 1880 году - членом Американской академии наук и искусств в Бостоне. Осознав, что материя состоит из мельчайших частиц, в 1902 году он выпускает фундаментальный труд "Основы статистической механики". Основываясь на совершенно самостоятельных предположениях, Гиббс при помощи статистической механики открыл новый смысл энтропии и других родственных величин. Работы Гиббса по термодинамике были почти неизвестны в Европе до 1892 г. Одним из первых оценил значение его графических методов Джеймс Клерк Максвелл, который построил несколько моделей термодинамических поверхностей для воды. Труды Гиббса нашли широкое понимание и применение только через десять-двадцать лет. В течение своей жизни он получил девятнадцать наград и почетных дипломов, в том числе главную международную премию за научные достижения. В 1880 г. Гиббс был избран членом Американской академии искусств и наук в Бостоне. Был также членом Лондонского королевского общества; награжден медалью Копли, медалью Румфорда.
Сочинения[]
- The collected works, v. 1-2, N. Y. - L., 1928;
- The scientific papers, v. 1-2, N. Y., 1906;
- Основные принципы статистической механики, М. - Л., 1946;
- Термодинамические работы, М., 1950.
Литература[]
- Семенченко В. К., Д. В. Гиббс и его основные работы по термодинамике и статистической механике (К 50-летию со дня смерти), "Успехи химии", 1953, т. 22, в. 10;
- Франкфурт У. И., Френк А. М., Джозайя Виллард Гиббс, М., 1964.