Наши проекты:

Про знаменитості

Джеймс Клерк Максвелл: биография


Весну 1867 Максвелл разом зі своєю часто хворіла дружиною за порадою лікаря провів в Італії, познайомився з визначними пам'ятками Риму та Флоренції, зустрівся з професором Карло Маттеуччі (англ.Carlo Matteucci), практикувався в мовах (він добре знав грецьку, латинську, італійську, французьку і німецьку). Через Німеччину, Францію та Голландію вони повернулися на батьківщину. У 1870 році Максвелл виступив в якості президента секції математики і фізики на з'їзді Британської асоціації в Ліверпулі.

Максвелл продовжував займатися питаннями кінетичної теорії, побудувавши в роботі «З приводу динамічної теорії газів» (On the dynamical theory of gases, 1866) більш загальну, ніж раніше, теорію процесів переносу. У результаті своїх дослідів з вимірювання в'язкості газів він вирішив відмовитися від уявлення про молекули як про пружних кульках. У новій роботі він розглядав молекули як малі тіла, відразливі один одного з силою, яка залежить від відстані між ними (з своїх дослідів він вивів, що це відштовхування назад пропорційно відстані у п'ятому ступені). Феноменологически розглянувши в'язкість середовища на підставі такої найпростішої для розрахунків моделі молекул («максвеллівським молекули»), він вперше ввів поняття часу релаксації як часу встановлення рівноваги. Далі він математично розібрав з єдиних позицій процеси взаємодії двох молекул одного або різних видів, вперше увівши в теорію інтеграл по зіткнень, узагальнений згодом Людвігом Больцманом. Розглядаючи процеси переносу, він визначив значення коефіцієнтів дифузії та теплопровідності, зв'язавши їх з експериментальними даними. Хоча окремі твердження Максвелла виявилися невірними (наприклад, закони взаємодії молекул більш складні), розвинений їм загальний підхід виявився дуже плідним. Зокрема, були закладені основи теорії в'язкопружності на базі моделі середовища, відомої як «середовище Максвелла» (Maxwell material). У тій же роботі 1866 року він дав новий висновок розподілу молекул за швидкостями, виходячи з умови, пізніше названого принципом детального рівноваги.

Багато уваги приділяв Максвелл написання своїх монографій з кінетичної теорії газів і з електрики. У Гленлер він закінчив свій підручник «Теорія теплоти» (Theory of Heat), виданий в 1871 році і кілька разів перевидавався ще за життя автора. Велика частина цієї книги була присвячена феноменологическому розгляду теплових явищ. В останньому розділі містилися основні відомості з молекулярно-кінетичної теорії у поєднанні зі статистичними ідеями Максвелла. Там же він виступив проти другого початку термодинаміки у формулюванні Томсона і Клаузіуса, приводила до «теплової смерті Всесвіту». Не погоджуючись з цією чисто механічної точкою зору, він першим усвідомив статистичний характер другого початку. Згідно Максвеллу, воно може порушуватися окремими молекулами, але залишається справедливим для великих сукупностей частинок. Для ілюстрації цього положення він запропонував парадокс, відомий як «демон Максвелла» (термін запропонований Томсоном, сам Максвелл волів слово «клапан»). Він полягає в тому, що деяка керуюча система («демон») здатна зменшувати ентропію системи без витрати роботи. Парадокс демона Максвелла був дозволений вже у XX столітті в роботах Маріана Смолуховського, який вказав на роль флуктуацій в самому керуючому елементі, і Лео Сциларда, який показав, що отримання «демоном» інформації про молекулах призводить до підвищення ентропії. Таким чином, другий початок термодинаміки не порушується.