КЛАПЕЙРОН, БЕНУА ПОЛЬ ЭМИЛЬ

(1799-1864) французский физик и инженер-строитель

Бенуа Поль Эмиль Клапейрон родился в январе 1799 года в Париже. Завершив среднее образование в одном из лицеев, он в 1816 году поступил в Политехническую школу, которую окончил в 1818 году, получив специаль­ность военного инженера. После окончания школы он приступил к работе во Французском горном корпусе в должности инженера-ученика и одновременно посещал занятия в Минной школе.

В 1819 году Клапейрон, выполняя обязанности горно­го инженера, совершает поездки по Гарцу — горному рай­ону, богатому полезными ископаемыми, такими, как медь, серебро, цинк, свинец и другие. Вместе со своим другом Бабрижем Ламе, тоже выпускником Политехнической школы, он знакомится с рудниками и шахтами, а также вникает в детали горнорудного производства. Результа­том этой творческой инженерной работы явились две пер­вые публикации Клапейрона: одна была посвящена зуб­чатым колесам, другая — описанию парохода.

После возвращения молодые исследователи получили приглашение от генерала русской службы П.П.Базена поехать в петербургский Институт инженеров путей сообщения в качестве преподавателей, где они работали с июня 1821 года по 1831 год. В институте большое внима­ние уделялось изучению математики, механики и основам строительного дела.

В России Клапейрон был назначен заведующим кафедрами механики и химии. Разрабатывая курс механики, он добавил в нее новые разделы — о паровых машинах, вет­ряных мельницах и т.д. Кроме того, он был первым лектором в России, который разделил курс механики на два: прикладную и теоретическую (рациональную), учитывая важность прикладного характера механики. Аналогичное деление (на прикладную и теоретическую) он осуществил и в курсе химии.

Кроме разработки и чтения лекций по механике и хи­мии Бенуа Клапейрон в 1827-1828 годах руководил про­ектами выпускников и читал лекции по астрономии, в 1829-1830 годах прочитал разработанный им курс пост­роений (инженерной графики) и совместно с Ламе орга­низовал курс «Новые открытия и усовершенствования в художествах, относящиеся до предметов, преподаваемых в институте». Молодые преподаватели пытались кроме обязательных организовать чтение публичных лекций, организация которых успешно завершилась только в 1830 году.

Среди коллег Клапейрон пользовался признанием как крупный ученый и думающий инженер. Ему были свой­ственны отзывчивость, научная честность и добросовест­ность, доброта, проявляющаяся в отношениях с людьми.

Свою преподавательскую деятельность Бенуа Клапей­рон успешно совмещал с научными изысканиями. В пери­од пребывания в России он много внимания уделял таким инженерным вопросам, как углубление рек и каналов, сооружение шлюзов, изыскание новых систем водных ком­муникаций, а также строительство мостов из различных материалов.

Как руководителю кафедры химии Клапейрону было поручено изучить свойства известей русских месторож­дений для возможного их применения в строительстве. После тщательных исследований выяснилось, что русские извести ни в чем не уступают привозным. Под его руко­водством были проведены первые испытания изготовлен­ного в России бетона и его первое применение для строи­тельства опор моста.

В связи с развитием конструкций цепных мостов в кон­це 1825 года Клапейрон проводил испытания прочности русского железа, которое шло на изготовление цепей, и доказал пригодность его для строительства мостов. Он много и плодотворно занимался проектированием, а так­же был членом многих комиссий по изучению проектов и смет, рецензировал изобретения и усовершенствования. В противовес другим иностранным специалистам, рабо­тавшим в России и заинтересованным в выгоде зарубеж­ных фирм, которые снабжали Россию сырьем и готовой продукцией, Клапейрон все поручаемые ему исследова­ния проводил очень добросовестно. О его научной компе­тенции всегда очень высоко отзывались руководители различных ведомств и министерств. В 1830 году в знак признания научных заслуг Клапейрон был избран членом- корреспондентом Петербургской Академии наук.

В петербургский период жизни он опубликовал свы­ше десятка работ, получивших достойную оценку и при­знание современников. В 1826 году он публикует работу «Обустройстве сводов», в 1827 году — «О построении веревочных многоугольников» и «О приложении статики к решению задач, входящих в теорию наименьших рас­стояний». Как исследователь Клапейрон сформировался именно в России. Здесь он получил огромные возможнос­ти для приложения и развития своих способностей, а так­же проявил себя как знающий наставник и опытный ин­женер.

В 1831 году Клапейрон и Ламе были вынуждены по­кинуть Россию. Причину внезапного отъезда установить сейчас трудно. Выросшие в бурные революционные годы молодые люди не могли не иметь передовых взглядов. Ученых неоднократно предупреждали о недопустимости высказываний по поводу революции 1830 года, но, имея независимый характер, воспитанные в свободном духе, они смело и бурно выражали горячее одобрение молодой республике. Ответным ходом на вольнодумство и непос­лушание Клапейрона была его командировка в Вытергу в конце 1830 года вплоть до лета 1831 года. Такая длитель­ная командировка среди профессорского состава была исключением.

Возвратившись из командировки, Клапейрон продол­жил свою преподавательскую деятельность, но вскоре подал заявление об отставке. Отставка, к всеобщему удив­лению, была принята незамедлительно, видимо, из-за опа­сения его революционного духа.

После возвращения во Францию Бенуа Клапейрон продолжал заниматься инженерной деятельностью. Под его руководством проходило строительство железной до­роги Париж — Сен-Жермен, Бордо — Войона, одновре­менно он проектировал и руководил строительством мос­тов через Гаронну, Сену и другие реки, предлагал простые методы расчета. За заслуги в инженерном строительстве Клапейрона избрали членом Парижской Академии наук (1858), он занимал посты в различных комиссиях и коми­тетах Академии, являлся консультантом различных об­ществ и компаний, занимающихся строительством круп­ных железных дорог и мостов.

В 1844 году Клапейрон был назначен профессором Школы мостов и дорог в Париже, где читал созданный им курс «Паровые машины». Он был неоднократно награж­ден и премирован за большой вклад в науку.

Физические исследования Клапейрона посвящены теплоте, пластичности и равновесию твердых тел. Он внес существенный вклад в область термодинамики. Клапей­рон на протяжении многих лет с увлечением занимался разработкой лекционного курса «Паровые машины». Сре­ди источников по соответствующей тематике ему попа­лась работа французского физика Сади Карно «Размыш­ления о движущей силе огня и о машинах, способных раз­вить эту силу», в которой ученый впервые показал, что полную работу можно получить лишь в случае перехода тепла от нагретого тела к более холодному. Идеи, выска­занные С.Карно, увлекли Клапейрона, ив 1834 году он придал им математическую форму. Первым оценив боль­шое научное значение труда Карно, содержащего факти­чески формулировку второго начала термодинамики, Кла­пейрон сделал этот труд доступным для понимания, что способствовало дальнейшему развитию разработанного им учения о тепловых машинах. Бенуа Клапейрон, исхо­дя из идей С.Карно, впервые ввел в термодинамику гра­фический метод изображения термодинамических процес­сов, в частности, предложил систему координат P-V. Этот метод давал возможность наглядно представить измене­ние параметров, характеризующих процессы, а также применять математические методы для их расчетов.

Наибольшую известность Клапейрону принесло выве­дение в 1834 году уравнения состояния идеального газа, обобщенное в 1874 году русским ученым Дмитрием Ива­новичем Менделеевым. Это уравнение называют уравне­нием Менделеева-Клапейрона. Клапейрон первым понял значение этого уравнения для описания свойств газов и начал им пользоваться для расчета тепловых процессов. Он одним из первых среди ученых поднял вопрос о значе­нии механического эквивалента теплоты и предпринял первые попытки к его определению. Клапейрону принад­лежит вывод зависимости температуры плавления и ки­пения вещества от давления, получивший название урав­нение Клапейрона-Клаузиуса. Немецкий физик Рудольф Клаузиус (1822-1888) обосновал эту зависимость в 1851 году, Клапейрон получил одно из важнейших уравнений термодинамики, использующееся для расчета тепловых констант, — уравнение фазового перехода. Для этого он распространил выводы, полученные для идеального газа, на двухфазную систему «жидкость — пар». Таким обра­зом, работа Клапейрона стимулировала дальнейшие ис­следования ученых в области тепловых явлений и способ­ствовала созданию термодинамики.

Бенуа Клапейрон до последних дней был связан с Рос­сией, давал высокую оценку системе подготовки, приня­той в Институте инженеров путей сообщения. Он встре­чался с русскими инженерами, бывавшими в Париже, обсуждал с ними инженерные идеи, консультировал и советовал. В 1859 году Клапейрон был приглашен на юби­лей института в Петербург, но, сославшись на слабость здоровья и длительность путешествия, на празднества не поехал.

Бенуа Поль Эмиль Клапейрон умер 28 января 1864 года в Париже в возрасте шестидесяти пяти лет. Одна из улиц города названа его именем в память о заслугах перед Францией и наукой