D?osaja Vilard Gibs

D?osaja Vilard Gibs
D?osaja Vilard Gibs
	D?osaja Vilard Gibs
Li?ni podaci
Datum rođenja	11. februar 1839.
Mesto rođenja	Nju Hejven , Konektikat, SAD
Datum smrti	28. april 1903. ( 64 god. )
Mesto smrti	Nju Hejven, Konektikat, SAD
Dr?avljanstvo	ameri?ko
Obrazovanje	Jejl koled?
Nau?ni rad
Polje	Fizika , hemija , matematika
Institucija	Jejl koled?
U?enici	Edvin Bidvel Vilson , Erving Fi?er\| , Henri Endruz Bamsted , Lind Viler , Li De Forest
Mentori	Hubert Anson Njutn
Poznata po	Hemijska termodinamika ; hemijski potencijal ; statisti?ka mehanika ; statisti?ki ansambl ; Gibsova entropija ; fazni protor ; fizi?ka optika ; Gibsova slobodna energija ; fazno pravilo ; Gibsov paradoks ; vektorska analiza ; vektorski proizvod ; Gibsov fenomen ; Gibs?Helmholcova jedna?ina ; Gibs?Diemova jedna?ina ; Gibsov algoritam ; Gibsova mera ; Gibsovo stanje ; Gibs-Tomsonov efekat ; Gibsova izoterma ; Gibs-Donanov efekat ; Gibs-Marangonijev efekat ; Gibsova lema ; Gibsova nejednakost ; Gibsova distribucija ;
Nagrade	Rumfordova nagrada (1880) ; ForMemRS (1897) ; Koplijeva medalja (1901) ;
Potpis	[[File:{{{потпис}}}JWgibbs-signature.jpg\|frameless\|upright=0.72\|alt=potpis_alt}}}]]

D?osaja Vilard Gibs ( engl. Josiah Willard Gibbs ; 11. februar 1839 ? 28. april 1903) bio je ameri?ki nau?nik koji je napravio va?ne teoretske doprinose u fizici, hemiji i matematici. Njegov rad na primeni termodinamike je bio instrumentalan u transformisanju fizi?ke hemije u rigoroznu induktivnu nauku. Zajedno sa D?ejmsom Klerkom Maksvelom i Ludvigom Bolcmanom , on je kreirao statisti?ku mehaniku (termin koji je on skovao), obja?njavaju?i zakone termodinamike kao posledice statisti?kih svojstava ansambla mogu?ih stanja fizi?kog sistema koji se sastoji od ?estica. Gibs je isto tako radio na primeni Maksvelovih jedna?ina na probleme fizi?ke optike . Kao matemati?ar, on je izumeo modernu vektorsku analizu (nezavisno od britanskog nau?nika Olivera Hevisajda , koji se bavio sli?nim radom tokog istog perioda).

Godine 1863, Jejl je nagradio Gibsa prvim ameri?kim doktoratom u in?injerstvu . Nakon trogodi?njeg boravka u Evropi, Gibs je proveo ostatak svoje karijere na Jejlu, gde je bio profesor matemati?ke fizike od 1871. do svoje smrti. Rade?i u relativnoj izolaciji, on je postao najraniji teoretski nau?nik u Sjedinjenim Dr?avama koji je stekao međunarodnu reputaciju i koga je hvalio Albert Ajn?tajn kao ?najve?eg uma ameri?ke istorije”. ^[2] Godine 1901, Gibs je primio ono ?to je tada smatrano najve?im izrazom po?asti međunarodne nau?ne zajednice, Koplijevu medalju Kraljevskog dru?tva iz Londona, ^[2] ?za njegov doprinos matemati?koj fizici”. ^[3]

Komentatori i biografi nagla?avaju kontrast između Gibsovog tihog, usamljeni?kog ?ivota u Novoj Engleskoj na prelazu veka i velikog međunarodnog impakta njegovih ideja. Mada je njegov rad bio skoro u potpunosti teoretski, prakti?na vrednost Gibsovih doprinosa postala je evidentna sa razvojem industrijske hemije tokom prve polovine 20. veka. Prema Robertu A. Milikenu , u ?istoj nauci Gibs je ?uradio za statisti?ku mehaniku i za termodinamiku ono ?to je Laplas uradio za nebesku mehaniku i Maksvel za elektrodinamiku, naime, u?inio svoje polje dobro zavr?enom teorijskom strukturom”. ^[4]

Glavni nau?ni doprinosi [ уреди | уреди извор ]

Hemijska termodinamika [ уреди | уреди извор ]

Gibsovi ?lanci iz 1870-tih su uveli ideju izra?avanja unutra?nje energije sistema ( U ) u vidu entropije S , pored uobi?ajenih promenljivih stanja : zapremine V , pritiska p , i temperature T . On je isto tako uveo koncept hemijskog potencijala $\mu$ date hemijske vrste, definisan kao brzina pove?anja U asocirana sa pove?anjem broja N molekula date vrste (pri konstantnoj entropiji i zapremini). Gibs je bio prvi koji je kombinovao frvi i drugi zakon termodinamike izra?avaju?i infinitezimalnu promenu unutra?nje energije, d U , zatvorenog sistema u obliku: ^[5]

$\mathrm {d} U=T\mathrm {d} S-p\,\mathrm {d} V+\sum _{i}\mu _{i}\,\mathrm {d} N_{i}\,$

gde je T apsolutna temperatura , p je pritisak, d S je infinitezimalna promena entropije i d V je infinitezimalna promena zapremine. Zadnji termin je suma preko svih hemijskih vrsta hemijske reakcije, hemijskog potencijala, μ _i, i te vrste, pomno?ena infinitezimalnom promenom broja molova, d N _i te vrste. Koriste?i Le?androvu transformaciju ovog izraza, on je definisao koncepte entalpije , H i Gibsove slobodne energije , G .

G_{(p,T)}=H-TS

Ovo je uporedivo sa izrazom za Helmholcovu slobodnu energiju , A .

A_{(v,T)}=U-TS\,

Kada je Gibsova slobodna energija hemijske reakcije negativna, reakcija ?e se spontano odvijati. Kad je hemijski sistem u ravnote?i , promena Gibsove energije je jednaka nuli. Konstanta ravnote?e se jednostavno povezuje sa slobodnom energijom kad su reaktanti u njihovim standardnim stanjima .

\Delta G^{\ominus }=-RT\ln K

Hemijski potentijal se obi?no defini?e kao parcijalna molarna Gibsova slobodna energija.

\mu _{i}=\left({\frac {\partial G}{\partial N_{i}}}\right)_{T,P,N_{j\neq i}}

Gibs je isto tako izveo izraz koji je kasnije postao poznat kao ? Gibs-Diemova jedna?ina ”. ^[6]

Objavljivanje publikacije ?O ekvilibrijumu heterogenih supstanci” (1874?78) se u dana?nje vreme smatra prekretnicom u razvoju hemije . ^[7] U tom radu je Gibs razvio rigoroznu matemati?ku teoriju za razne transportne fenomene , uklju?uju?i adsorpciju , elektrohemiju , i Marangonijev efekat u fluidnim sme?ama. ^[8] On je isto tako formulisao pravilo faza

$F\;=\;C\;-\;P\;+\;2$

za broj F promenljivih koje mogu da budu nezavisno kontrolisane u ravnote?noj sme?i sa C komponenti koje postoje u P faza . Pravilo faza je veoma korisno u raznim oblastima, kao ?to su metalurgija, mineralogija, i petrologija. Ono se isto tako mo?e primeniti na razne istra?iva?ke probleme u fizi?koj hemiji. ^[9]

Statisti?ka mehanika [ уреди | уреди извор ]

Zajedno sa D?ejmsom Klerkom Maksvelom i Ludvigom Bolcmanom, Gibs je zasnovao ?statisti?ku mehaniku”, termin koji je on skovao da bi identifikovao granu teoretske fizike koja se bavi uo?enim termodinami?kim svojstvima sistema u smislu statistike ansambla - kolekcije mno?tva mogu?ih stanja sistema, svako od kojih ima određenu verovatno?u. On je tvrdio da ako bi vremenska evolucija pojedina?nog stanja pro?la kroz sva druga stanja ansambla ? takozvana ergodi?na hipoteza ? onda bi se u proseku tokom dovoljno dugog vremena pojedina?no stanje pona?alo na na?in koji je tipi?an za ansambl. ^[10] On je uveo koncept ? faze mehani?kog sistema ”. ^[11]^[12] On je koristio taj koncept da defini?e mikrokanonske , kanonske , i velike kanonske ansamble ; svi od kojih su povezani sa Gipsovom merom , ?ime je ostvarena generalnija formulacija statisti?ih svojstava sistema sa mnogo ?estica nego ?to su Maksvel i Bolcman ostvarili pre njega. ^[13]

Prema Anri Poenkarovom zapisu iz 1904. godine, mada su Maksvel i Bolcman prethodno objasnili nepovratnost makroskopskih fizi?kih procesa u probabilisti?kom smislu, ?onaj koji ju je najjasnije opisao, u knjizi koja je nedovoljno ?itana jer je malo te?a za ?itanje, je Gibs u svojim Elementarnim principima tatisti?ke mehanike .” ^[14] Gibsova analiza nepovratnosti, i njegova formulacija Bolcmanove H-teoreme i ergodi?ne hipoteze , izvr?ili su zna?ajan uticaj na matemati?ku fiziku 20. veka. ^[15]^[16]

Gibs je bio dobro upoznat sa ?injenicom da je primena ekviparticione teoreme na velike sisteme klasi?nih ?estica bila neuspe?na u obja?njavanju merenja specifi?ne toplote ?vrstih tela i gasova, i on je tvrdio da je to evidencija opasnosti od baziranja termodinamike na ?hipotezama o konstituciji materije”. ^[5] Gibsov sopstven okvir za statisti?ku mehaniku, baziran na ansamblu makroskopski neprimetnih mikrostanja , mogao je da bude prenesen skoro u potpunosti nakon otkri?a da mikroskopski zakoni prirode slede kvantna pravila, pre nego klasi?ne zakone koje su Gibs i njegovi savremenici poznavali. ^[7]^[17] Njegovo re?enje takozvanog ? Gibsovog paradoksa ”, o entropiji sme?e gasova, u dana?nje vreme se citira kao prefiguracija nerazlikovanja ?estica , koja je prerekvizit kvantne fizike. ^[18]

Reference [ уреди | уреди извор ]

^ ?Fellows of the Royal Society” . London: Royal Society. Архивирано из оригинала 16. 3. 2015. г.
^ ^а ^б ?J. Willard Gibbs” . Physics History . American Physical Society . Приступ?ено 16. 6. 2012 .
^ ?Copley Medal” . Premier Awards . Royal Society . Приступ?ено 16. 6. 2012 .
^ Millikan, Robert A. (1938). ?Biographical Memoir of Albert Abraham Michelson, 1852?1931” (PDF) . Biographical Memoirs of the National Academy of Sciences of the United States of America . 19 (4): 121?146.
^ ^а ^б Klein, Martin (septembar 1990). ?The Physics of J. Willard Gibbs in His Time” . Physics Today . 43 (9): 40?48. Bibcode : 1990PhT....43i..40K . doi : 10.1063/1.881258 .
^ Ott, Bevan J.; Boerio-Goates, Juliana (2000). Chemical Thermodynamics ? Principles and Applications . Academic Press. стр. 1 ,213?214. ISBN 978-0-12-530990-5 .
^ ^а ^б O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. (1997). ?Josiah Willard Gibbs” . The MacTutor History of Mathematics archive . University of St Andrews, Scotland. School of Mathematics and Statistics. Архивирано из оригинала 30. 10. 2014. г . Приступ?ено 16. 6. 2012 .
^ Wheeler 1998, ch. V
^ Wheeler 1998 , стр. 79.
^ Wolfram 2002 , стр. 1020.
^ ^а ^б Nolte, D. D. (2010). ?The tangled tale of phase space” . Physics Today . 63 (4): 33?38. Bibcode : 2010PhT....63d..33N . S2CID 17205307 . doi : 10.1063/1.3397041 .
^ For a mechanical system composed of n particles, the phase is represented by a point in a 2n?dimensional space, which he called "extension-in-phase" and is equivalent to our modern notion of phase space. However, the phrase "phase space" was not invented by him. ^[11]
^ Wheeler 1998 , стр. 155?159.
^ Poincare 1990 , стр. 297?320
^ Wightman, Arthur S. (1990). ?On the Prescience of J. Willard Gibbs”. Proceedings of the Gibbs Symposium . стр. 23?38.
^ Wiener, Norbert (1961). ?II: Groups and Statistical Mechanics”. Cybernetics: or Control and Communication in the Animal and the Machine (2 изд.). MIT Press. ISBN 978-0-262-23007-0 .
^ Wheeler 1998 , стр. 160?161.
^ See, e.g., Huang, Kerson (1987). Statistical Mechanics (2 изд.). John Wiley & Sons. стр. 140 -143. ISBN 978-0-471-81518-1 .

Literatura [ уреди | уреди извор ]

Wiener, Norbert (1961). ?II: Groups and Statistical Mechanics”. Cybernetics: or Control and Communication in the Animal and the Machine (2 изд.). MIT Press. ISBN 978-0-262-23007-0 .
Wightman, Arthur S. (1990). ?On the Prescience of J. Willard Gibbs”. Proceedings of the Gibbs Symposium . стр. 23?38.
Ott, Bevan J.; Boerio-Goates, Juliana (2000). Chemical Thermodynamics ? Principles and Applications . Academic Press. стр. 1 ,213?214. ISBN 978-0-12-530990-5 .
Ott, Bevan J.; Boerio-Goates, Juliana (2000). Chemical Thermodynamics ? Principles and Applications . Academic Press. стр. 1 ,213?214. ISBN 978-0-12-530990-5 .
Poincare, Henri (1904). ? The Principles of Mathematical Physics ”. The Foundations of Science (The Value of Science) . New York: Science Press. стр. 297?320.
Wolfram, Stephen (2002). A New Kind of Science . Wolfram Media, Inc. стр. 1020 . ISBN 978-1-57955-008-0 .
L. P. Wheeler, E. O. Waters and S. W. Dudley (eds.), The Early Work of Willard Gibbs in Applied Mechanics . The Early Work of Willard Gibbs in Applied Mechanics . New York: Henry Schuman. 1947. ISBN 978-1-881987-17-8 . This contains previously unpublished work by Gibbs, from the period between 1863 and 1871.
J. W. Gibbs, " On the Equilibrium of Heterogeneous Substances ", Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences , 3, 108?248, 343?524, (1874?1878). Reproduced in both The Scientific Papers (1906), 55?353 and The Collected Works of J. Willard Gibbs (1928). стр. 55.?353.
E. B. Wilson , Vector Analysis, a text-book for the use of students of Mathematics and Physics, founded upon the Lectures of J. Willard Gibbs , (New Haven. . Yale University Press. 1929. Недоста?е или ?е празан параметар |title= ( помо? ) [1901]).
J. W. Gibbs, Elementary Principles in Statistical Mechanics, developed with especial reference to the rational foundation of thermodynamics , (New York: Dover Publications, 1960 [1902]).
The Scientific Papers of J. Willard Gibbs, . in two volumes, eds. H. A. Bumstead and R. G. Van Name, (Woodbridge, CT. Scientific Papers of J. Willard Gibbs: Dynamics, Vector Analysis, Multiple Algebra, Electromagnetic Theory of Light . Ox Bow Press. 1993. ISBN 978-1-881987-06-2 . [1906]). ISBN 978-0-918024-77-0 .. For scans of the 1906 printing, see vol. I and vol. II .
The Collected Works of J. Willard Gibbs , in two volumes, eds. W. R. Longley and R. G. Van Name, (New Haven. . Yale University Press. 1957. Недоста?е или ?е празан параметар |title= ( помо? ) [1928]). For scans of the 1928 printing, see vol. I and vol. II .
Anonymous (1903). ?Josiah Willard Gibbs” . American Journal of Science . 16 (93): 187?202. Bibcode : 1903AmJS...16..187A . doi : 10.2475/ajs.s4-16.93.187 . . Reprinted with some additions in both The Scientific Papers , vol. I, xiii?xxviiii (1906) and The Collected Works of J. Willard Gibbs , vol. I, pp. xiii?xxviiii (1928). Also available here [1] .
D. G. Caldi and G. D. Mostow (eds.), Proceedings of the Gibbs Symposium, Yale University, May 15?17, 1989 , (American Mathematical Society and American Institute of Physics, 1990).
W. H. Cropper (2001). ?The Greatest Simplicity: Willard Gibbs”. Great Physicists . Oxford: Oxford University Press. стр. 106.?123. ISBN 978-0-19-517324-6 .
M. J. Crowe. A History of Vector Analysis: The Evolution of the Idea of a Vectorial System , (New York: Dover, 1994 [1967]). ISBN 978-0-486-67910-5 .
J. G. Crowther. Famous American Men of Science , Famous American Men of Science . Freeport, NY: Books for Libraries Press. 1969 [1937]. ISBN 978-0-8369-0040-8 .
F. G. Donnan; A. E. Hass, ур. (1980) [1936]. A Commentary on the Scientific Writings of J. Willard Gibbs . New York: Arno. ISBN 978-0-405-12544-7 . Only vol I. is currently available online.
P. Duhem , Josiah-Willard Gibbs a propos de la publication de ses Memoires scientifiques , (Paris: A. Herman, 1908).
C. S. Hastings, "Josiah Willard Gibbs" , Biographical Memoirs of the National Academy of Sciences , 6, 373?393 (1909).
M. J. Klein , "Gibbs, Josiah Willard", in Complete Dictionary of Scientific Biography , vol. 5, (Detroit: Charles Scribner's Sons) (2008). стр. 386.?393.
M. Rukeyser . Willard Gibbs: American Genius . Willard Gibbs . Woodbridge, CT: Ox Bow Press. 1988 [1942]. ISBN 978-0-918024-57-2 .
R. J. Seeger . J. Willard Gibbs, American mathematical physicist . par excellence. J. Willard Gibbs, American Mathematical Physicist Par Excellence . Oxford and New York: Pergamon Press. 1974. ISBN 978-0-08-018013-7 .
Wheeler, L. P. (1998) [1951]. Josiah Willard Gibbs, The History of a Great Mind . Woodbridge, CT: Ox Bow Press. ISBN 978-1-881987-11-6 .
A. S. Wightman , "Convexity and the notion of equilibrium state in thermodynamics and statistical mechanics". Published as an introduction to R. B. Israel. Convexity in the Theory of Lattice Gases , (Princeton, NJ. Convexity in the Theory of Lattice Gases . Princeton University Press. 1979. ISBN 978-0-691-08209-7 . ), pp. ix?lxxxv.
E. B. Wilson , "Reminiscences of Gibbs by a student and colleague" , Bulletin of the American Mathematical Society , 37, 401?416 (1931).

Dodatna literatura [ уреди | уреди извор ]

Kadanoff, Leo P. (2014). ?Reflections on Gibbs: From Statistical Physics to the Amistad V3.0”. Journal of Statistical Physics . 156 (1): 1?9. Bibcode : 2014JSP...156....1K . S2CID 254689558 . arXiv : 1403.2460   . doi : 10.1007/s10955-014-1000-4 .

Spolja?nje veze [ уреди | уреди извор ]

O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. ?D?osaja Vilard Gibs” . MacTutor History of Mathematics archive . University of St Andrews.
" Josiah Willard Gibbs Архивирано на са?ту Wayback Machine (1. ма? 2015)", in Selected Papers of Great American Scientists , American Institute of Physics, (2003 [1976])
D?osaja Vilard Gibs на са?ту MGP (?език: енглески)
"Gibbs" by Muriel Rukeyser

[formemrs-1] ?Fellows of the Royal Society” . London: Royal Society. Архивирано из оригинала 16. 3. 2015. г.

[APS-2] а ^б ?J. Willard Gibbs” . Physics History . American Physical Society . Приступ?ено 16. 6. 2012 .

[Copley-3] ?Copley Medal” . Premier Awards . Royal Society . Приступ?ено 16. 6. 2012 .

[Millikan-4] Millikan, Robert A. (1938). ?Biographical Memoir of Albert Abraham Michelson, 1852?1931” (PDF) . Biographical Memoirs of the National Academy of Sciences of the United States of America . 19 (4): 121?146.

[Klein1990-5] а ^б Klein, Martin (septembar 1990). ?The Physics of J. Willard Gibbs in His Time” . Physics Today . 43 (9): 40?48. Bibcode : 1990PhT....43i..40K . doi : 10.1063/1.881258 .

[Ott-6] Ott, Bevan J.; Boerio-Goates, Juliana (2000). Chemical Thermodynamics ? Principles and Applications . Academic Press. стр. 1 ,213?214. ISBN 978-0-12-530990-5 .

[MacTutor-7] а ^б O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. (1997). ?Josiah Willard Gibbs” . The MacTutor History of Mathematics archive . University of St Andrews, Scotland. School of Mathematics and Statistics. Архивирано из оригинала 30. 10. 2014. г . Приступ?ено 16. 6. 2012 .

[Wheeler-thermodynamics-8] Wheeler 1998, ch. V

[FOOTNOTEWheeler199879-9] Wheeler 1998 , стр. 79.

[FOOTNOTEWolfram20021020-10] Wolfram 2002 , стр. 1020.

[Nolte2010-11] а ^б Nolte, D. D. (2010). ?The tangled tale of phase space” . Physics Today . 63 (4): 33?38. Bibcode : 2010PhT....63d..33N . S2CID 17205307 . doi : 10.1063/1.3397041 .

[12] For a mechanical system composed of n particles, the phase is represented by a point in a 2n?dimensional space, which he called "extension-in-phase" and is equivalent to our modern notion of phase space. However, the phrase "phase space" was not invented by him. ^[11]

[FOOTNOTEWheeler1998155–159-13] Wheeler 1998 , стр. 155?159.

[Poincare-14] Poincare 1990 , стр. 297?320

[Wightman-15] Wightman, Arthur S. (1990). ?On the Prescience of J. Willard Gibbs”. Proceedings of the Gibbs Symposium . стр. 23?38.

[Wiener-16] Wiener, Norbert (1961). ?II: Groups and Statistical Mechanics”. Cybernetics: or Control and Communication in the Animal and the Machine (2 изд.). MIT Press. ISBN 978-0-262-23007-0 .

[FOOTNOTEWheeler1998160–161-17] Wheeler 1998 , стр. 160?161.

[18] See, e.g., Huang, Kerson (1987). Statistical Mechanics (2 изд.). John Wiley & Sons. стр. 140 -143. ISBN 978-0-471-81518-1 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

Normativna kontrola
Međunarodne	FAST ISNI VIAF WorldCat
Dr?avne	?panija Francuska BnF podaci Katalonija Nema?ka Italija Izrael Sjedinjene Dr?ave ?e?ka Australija Holandija Poljska
Akademske	MathSciNet Mathematics Genealogy Project zbMATH
Ljudi	Deutsche Biographie Trove
Ostale	COBISS.SR SNAC IdRef