Josiah Willard Gibbs

JOSIAH WILLARD GIBBS lebte im 19. Jahrhundert.
Er verbrachte fast sein ganzes Leben in den USA, in New Haven, Connecticut. Drei Jahre seines Studiums absolvierte er in Europa (Paris, Berlin und Heidelberg). Von 1871 bis zu seinem Tode war er als Professor für mathematische Physik tätig.

Lebenslauf

JOSIAH WILLARD GIBBS wurde am 11.02.1839 New Haven, in Connecticut geboren.
Nach seiner Schulzeit begann GIBBS an der Yale- Universität zu studieren. Von1863 bis 1866 war er Tutor am Yale-College.
Anschließend ging er für drei Jahre nach Europa, zuerst nach Paris, dann nach Berlin und Heidelberg, um dort sein Studium fortzusetzen.
Hier lernte GIBBS die damals führenden europäischen Physiker und Chemiker kennen und wurde z. T. von ihnen unterrichtet. Zu diesen gehörten so berühmte Wissenschaftler wie z. B. CLAUSIUS, BERTHELOT, HELMHOLTZ, VAN´T HOFF und NERNST.

Von 1871 bis 1903 war JOSIAH WILLARD GIBBS als Professor für mathematische Physik am Yale College in New Haven tätig.

Mit der freien Enthalpie, der sogenannten GIBBS - Energie (G) und dem thermodynamischen Potenzial µ zur Beschreibung des Verhaltens von Gemischen, formulierte GIBBS Zustandsgrößen, welche die chemische Affinität quantitativ beschreiben.
Enthalpie und Entropie, d.h. Energie und Ordnung, sind die zwei Faktoren, die den Ablauf von chemischen Reaktionen ermöglichen oder verhindern. GIBBS verknüpfte 1873 Enthalpie und Entropie zu einer neuen Funktion, die er „G“ nannte. Diese GIBBS-Energie wird auch als freie Enthalpie bezeichnet.

Bei spontan ablaufenden Prozessen kann die Entropie eines Systems abnehmen, z. B. bei einer Kristallisation. Dabei nimmt die Entropie der Umgebung zu.
Will man die Frage nach der Triebkraft von Reaktionen vom System aus beantworten, so verwendet man die GIBBS-Energie:

G = H - T S

Für die Änderung dieser Funktion gilt die GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung :

Δ G = Δ H Δ ( T · S )

Damit ein Prozess freiwillig ablaufen kann (freiwillige chemische Reaktion), muss die damit verbundene Änderung der gibbsschen Energie negativ sein ( Δ G > 0 ) , d. h. es handelt sich um einen exergonischen Vorgang.
Ist Δ G positiv (>0), so kann der Vorgang nicht freiwillig eintreten, d. h. es handelt sich um einen endergonischen Vorgang.
Wenn Δ G gleich Null ist, so befindet sich das System im Gleichgewicht.

1874 veröffentlichte GIBBS die berühmte Phasenregel, die später nach ihm gibbssche Phasenregel genannt wurde.
Sie gibt die Zahl der Freiheitsgrade an, die ein thermodynamisches System im Gleichgewicht hat. In diesem Zusammenhang beschrieb GIBBS auch die thermische Dissoziation.

In seiner großen Abhandlung „On the equilibrium of heterogenous substances“, die 1876 erschien, sind wichtige, wegweisende thermodynamische Entdeckungen von GIBBS enthalten. Sie gilt als eine der größten Errungenschaften in der Physik des 19. Jahrhunderts und wird als Grundlage der physikalischen Chemie angesehen. In seinen Veröffentlichungen wandte GIBBS die Thermodynamik an, um physikochemische Erscheinungen zu interpretieren.

GIBBS führte das chemische Potenzial zur Beschreibung des Verhaltens von Gemischen ein.

Mit seiner letzten Veröffentlichung „Elementary Principles in Statistical Mechanics“ schrieb GIBBS ein bedeutendes Werk. Es wurde zum Ausgangspunkt der modernen Quantenstatistik .
Für die Vektoranalyse schuf GIBBS eine Methode, die mathematische Entwicklungen wesentlich vereinfachte und damit die seinerzeit theoretische Behandlung der maxwellschen Elektrodynamik stark voranbrachte.
Vektorrechnung ist ein Teilgebiet der Mathematik, das sich mit der Rechnung mit Vektoren in 2 oder mehr Dimensionen beschäftigt. Es besteht aus einem Satz von Formeln und Problemlösungstechniken, die für Ingenieurwesen und Physik sehr nützlich sind.

Am 28.04.1903 starb JOSIAH WILLARD GIBBS in New Haven.

Bedeutende Leistungen
bahnbrechende Arbeiten zur Thermodynamik
gibbssche Energie oder GIBBS- Funktion (freie Enthalpie)
gibbssche Wärmefunktion (Enthalpie)
Arbeiten zur statistische Mechanik (gibbssche Statistik)
Arbeiten zur Theorie des chemischen Gleichgewichts
führte mehrere thermodynamische Funktionen (und die gibbsschen Fundamentalgleichungen) sowie die Begriffe „thermodynamisches Potenzial“ und „Phase“ ein
grafische Verfahren zur Berechnung von Anteilen aus Stoffmengen (gibbssches Dreieck)
gibbssche Phasenregel
gibbssches Adsorptionsgesetz, gibt den Zusammenhang zwischen der Konzentration und der Oberflächenspannung einer Lösung wieder
GIBBS- HELMHOLTZ- Gleichung, bildet den Zusammenhang zwischen der Änderung der freien Energie, der inneren Energie und der Temperatur
Entwicklung der Theorie der FOURIER- Reihen
Einführung der Vektoranalysis in die theoretische Physik

Wichtige Werke:

„Elements of vector analysis“, 1881 und 1884
„On multiple algebra“; 1886
„On the role of quaternions in the algebra of vectors“ 1891
„Quaternions and vector analysis“, 1893

„Elementary Principles in Statistical Mechanics“, 1902

Stand: 2010
Dieser Text befindet sich in redaktioneller Bearbeitung.

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