GUSTAV KIRCHHOFF: BIOGRAFIA, LLEIS, APORTACIONS, OBRES - BIOGRAFIES - 2025

Gustav Kirchhoff (1824-1887) va ser un físic alemany nascut al març de 1824 en la llavors Prússia oriental. Durant la seva carrera científica va realitzar importants contribucions en camps com l'electricitat, l'espectroscòpia o el mesurament de radiacions dels cossos negres.

Des de molt jove, Kirchhoff va ser animat per la seva família a dedicar-se a l'ensenyament universitari. Atès que ja en la secundària va mostrar les seves bones condicions per a les matemàtiques, va decidir decantar-se per aquesta matèria, tot i que en la branca física-matemàtica. En Königberg, on va realitzar la carrera, va entrar en contacte amb importants científics que van influir en les seves investigacions.

Gustav Kirchhoff - Font: Smithsonian Libraries sota domini públic

Sense haver acabat encara els seus estudis universitaris, Kirchhoff va presentar algun dels seus primers treballs. Entre els més destacats es troben els dos conjunts de lleis que porten el seu nom. Un està dedicat a la radiació tèrmica, tot i que el més important van ser les lleis relacionades amb l'enginyeria elèctrica.

Kirchhoff va passar la major part de la seva carrera a la universitat d'Heidelberg, malgrat rebre ofertes d'altres centres de major renom. Tan sols en la seva vellesa i amb un estat de salut bastant precari es va traslladar a Berlín. Tot i això, va romandre en actiu fins al moment de la seva mort, l'octubre de 1887.

Biografia

Gustav Robert Kirchhoff va néixer a Königberg (llavors capital de Prússia oriental) el 12 d'octubre de 1824. En aquesta època, la ciutat era coneguda per la seva activitat intel·lectual, fins al punt que rebia el sobrenom de la "Ciutat de la Raó Pura".

La seva família pertanyia a l'elit de la localitat, ja que el seu pare era un advocat conegut per la seva devoció per l'Estat prussià.

Les altes capacitats intel·lectuals de Gustav van començar a mostrar-se des de molt nen. A més, la seva educació va estar dirigida pel seu pare feia l'obligació de servir a Prusia.

Tots dos factors van provocar que els seus passos professionals estiguessin enfocats a convertir-se en professor universitari, ja que en l'època aquests eren funcionaris públic, el que coincidia amb el desig del seu pare que posés les seves habilitats a el servei del seu país.

educació

L'Institut de Kneiphof va ser el lloc escollit per la seva família perquè el jove Gustav cursés la secundària. En aquest centre va començar a mostrar les seves bones condicions per a les matemàtiques, el que va portar al fet que orientés els seus estudis universitaris cap a aquesta matèria.

Kirchhoff va ingressar en centre universitari de la seva localitat natal, la Universitat Albertus. Aquesta institució era coneguda pel seminari sobre física matemàtica instaurat per Franz Neumann (considerat el pare de la física teòrica al país) i per Carl Gustav Jakob Jacobi (un dels més eminents matemàtics de l'època).

El futur científic va acudir a aquest seminari entre 1843 i 1846. No obstant això, no va poder aprofitar els ensenyaments de Jacobi, que es trobava malalt, i, per aquest motiu, va ser Neumman el qual va exercir una major influència en la seva formació.

Neumann havia començat a interessar-se en la inducció elèctrica per a aquesta data i havia publicat els seus dos primers treballs sobre la inducció en 1845. Això va provocar que Kirchhoff, com a deixeble seu, també comencés a prestar atenció a aquesta matèria. A part, també va estudiar matemàtiques amb Friedrich Jules Richelot.

primeres publicacions

Ja en 1845, quan encara estava estudiant, Kirchhoff va presentar un treball sobre el flux de l'electricitat en un plat circular. Aquest estudi seria després la base de la seva tesi doctoral.

Aquest mateix any va prendre com a referència una teoria presentada per un altre físic, Georg Simon Ohm, per a formular les que serien conegudes com Lleis de Kirchhoff de l'enginyeria elèctrica.

Trasllat a Berlín

La primera conseqüència de la publicació de les lleis de Kirchhoff va ser que l'autor rebés una beca per continuar la seva formació a París. No obstant això, la situació a l'Europa de l'època era molt tensa, especialment entre Prússia i França, que acabarien per entrar en guerra en 1870.

Per aquest motiu, Kirchhoff va rebutjar l'opció de traslladar-se a la capital francesa. En el seu lloc, va fixar la seva residència a Berlín, on va començar a treballar com a Privatdozent (professor que no cobrava cap salari) a la Universitat d'aquesta ciutat.

Durant l'època en què va exercir aquesta activitat, el científic no va cessar de publicar el resultat de les seves investigacions. Entre aquestes va destacar la seva aportació a la teoria sobre la corrents elèctrics i electrostàtiques.

La seva següent destinació va ser Breslau (avui dia anomenada Wroclaw), on va ser nomenat professor extraordinari.

Universitat d'Heidelberg

L'estada a Breslau de Kirchhoff es va perllongar un any, des de 1851 a 1852. Durant aquest temps, el físic va fer amistat amb Robert Bunsen, un conegut químic.

Va ser Bunsen qui va convèncer a Kirchhoff que abandonés la ciutat per començar a treballar com a professor de física a Heidelberg. La col·laboració entre els dos amics va ser molt fructífera i tots dos es van convertir en assidus a les trobades que duien a terme un grup de científics organitzats per Hermann von Helmholtz.

Gustav Kirchhoff va contreure matrimoni en 1857 amb la filla del seu antic professor de matemàtiques a Konigsberg. No obstant això, la seva dona, Clara Richelot, va morir en 1869, deixant a l'científic només a la cura dels cinc fill que van tenir en comú. El 1872, el científic va tornar a casar-se, aquest cop amb Luise Brömmel.

En aquesta època, la salut de Kirchhoff, que sempre havia estat precària, es va agreujar i es va veure obligat a fer servir una cadira de rodes o, si no, unes crosses.

La fama de l'científic anava en augment i nombroses universitats li van enviar ofertes perquè s'unís al seu personal. Kirchhoff, però, va preferir romandre a Heidelberg.

Volta a Berlín

L'estat de la salut de Kirchhoff anava empitjorant cada vegada més. Aviat va començar a tenir dificultats per realitzar els experiments necessaris per confirmar les seves investigacions. Malgrat el seu desig de no abandonar Heidelberg, a la fi va decidir acceptar una oferta de la Universitat de Berlín perquè ocupés la càtedra de física-matemàtica.

Kirchhoff es va incorporar al seu nou lloc en 1875 i, a més de les tasques docents, va continuar realitzant investigacions teòriques. El resultat va ser un dels seus tractats més coneguts: Vorlesungen über Mathematischen Physik, publicat en quatre volums quan ja havia abandonat la càtedra de Berlín.

Amb 63 anys, Gustav Kirchhoff va morir a Berlín el 17 d'octubre de 1887.

Lleis de Kirchhoff

Les lleis de Kirchhoff són dos grups de lleis sobre els circuits elèctrics i l'emissió tèrmica.

Tots dos conjunts de lleis reben el nom del seu autor, encara que les més conegudes són les referides a l'enginyeria elèctrica.

Les tres lleis de l'espectroscòpia de Kirchhoff

El científic va elaborar un conjunt de lleis per descriure com es comporta l'emissió de llum per objectes incandescents:

1- Un objecte sòlid calent produeix llum en un espectre continu.

2- Un gas tènue produeix llum amb línies espectrals en longituds d'ona discretes que depenen de la composició química de el gas.

3- Un objecte sòlid a alta temperatura envoltat d'un gas tènue a temperatures inferiors produeix llum en un espectre continu amb buits en longituds d'ona discretes les posicions depenen de la composició química de el gas.

Les tres lleis sobre la espectrografia de Kirchhoff van ser, més endavant, la base de l'aparició de la mecànica quàntica.

Lleis de Kirchhoff de l'enginyeria elèctrica

Com s'ha assenyalat, el conjunt de lleis sobre l'electricitat formulat per Kirchhoff va ser la seva aportació més rellevant a la ciència. Per realitzar aquesta tasca es va basar en uns treballs anteriors efectuats per Georg Simon Ohm.

Aquestes lleis es van convertir aviat en eines fonamentals per a l'anàlisi dels circuits. De manera molt resumides, la seva ampliació permet mesurar la intensitat del corrent, així com la diferència de potencial en un punt determinat dins d'un circuit d'electricitat.

- Primera Llei de Kirchhoff o llei corresponent als nodes: "En qualsevol node, la suma algebraica dels corrents elèctrics que entren és igual a la suma de corrents que surten. Com equivalent, la suma algebraica de tots els corrents que passen pel node és igual a zero "

- Segona Llei de Kirchhoff o llei corresponent a les malles: "en un circuit tancat d'una xarxa, la suma del conjunt de les caigudes de tensió en els seus components és igual a el sumatori de les tensions subministrades i, per tant, el sumatori algebraic de les diferències de potencial en una malla és zero. "

aportacions

A part de les lleis que porten el seu nom, Kirchhoff va realitzar moltes més aportacions a la ciència, tant pràctica com teòrica. Així, va dedicar els seus esforços a millorar els coneixements sobre l'electricitat, la teoria de plaques, l'òptica i l'espectroscòpia, entre d'altres camps d'estudi.

Igualment, va efectuar diverses investigacions sobre com es produeix la conducció de la calor i va tractar de mesurar l'espectre dels astres celestes, inclosos el sol i les nebuloses. Això últim li va servir per crear un atles espacial i demostrar la relació entre l'absorció de llum i la seva emissió.

Fórmula de la difracció de Kirchhoff

Kirchhof va utilitzar la teoria sobre la difracció presentada per Fresnel en 1818 per desenvolupar una fórmula que descriu com es comporten les ones de llum quan travessen una obertura de mida petita.

El espectrògraf i noves tècniques d'anàlisi espectrográfico

Com s'ha assenyalat, la col·laboració entre Gustav Kirchhoff i Robert Bunsen durant l'estada de dos a la Universitat de Heidelberg va ser molt fructífera. Tots dos científics van assajar les tècniques pioneres per a l'anàlisi espectrográfico. A la pràctica, això els va permetre descobrir dos nous elements químics: el rubidi i el cesi.

Per poder dur a terme aquests descobriments, els dos investigadors van haver de fabricar un nou instrument: l'espectrògraf modern. Aquest projecta una flama sobre el fons d'una escala de diferents longituds d'ona. Així, van poder localitzar les ratlles espectrals, que apareixen quan la llum es descomponia en el seu espectre.

Composició espectral de el Sol

Una altra de les investigacions de Kirchhoff va ser intentar mesurar la composició espectral de la nostra estrella, el Sol.

Aquesta investigació li va permetre esbrinar que quan la llum travessa qualsevol tipus de gas, aquest absorbeix les seves longituds d'ona, a l'igual que passaria si s'escalfés prèviament. Aquesta propietat va ser batejada com a línies de Fraunhofer.

Kirchhoff ús el coneixement adquirit com a explicació de les línies fosques presents en l'espectre solar i que s'intensifiquen quan la llum de el sol travessa una flama. El resultat d'aquesta investigació va ser la promulgació de la Llei d'emissió de Kirchhoff-Clausius i va ser el començament d'una nova etapa en el camp de l'astronomia.

El científic va utilitzar els resultats obtinguts per determinar, en 1861, la presència al Sol d'elements com el magnesi, el zinc, el sodi o el coure, a l'igual que ocorre en l'escorça de la Terra.

Finalment, aquests estudis li van servir per crear un mapa de l'espectre solar. El mapa, imprès en quadricromia, va ser encarregat per l'Acadèmia de Ciències de Berlín.

Deformació de plaques elàstiques

El científic també va dedicar part del seu temps a solucionar alguns problemes relacionats amb les plaques elàstiques i la seva deformació.

La primera teoria sobre aquest tema havia estat publicada per Sophie Germain i Siméon Denis Poisson i, més endavant, perfeccionada per Claude-Louis Navier. El treball de Kirchhoff, que va usar el càlcul diferencial, va ser donar resposta als interrogants que encara romanien sense resoldre.

Obres i publicacions

Gustav Kirchhoff va ser l'autor, sol o en col·laboració d'altres col·legues, de diverses obres científiques.

Entre les més importants hi ha la dedicada als elements químics i els seus espectres, Untersuchungen über dónes Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elementen (1861-1863); seus quatre volums sobre física matemàtica, Vorlesungen über Mathematischen Physik (1876-1894), i el Gesammelte Abhandlungen.

Premis i reconeixements

Les aportacions de Gustav Kirchhoff a la ciència van ser reconegudes per un gran nombre d'institucions de la seva època. Entre les que el van nomenar membre destacat la Royal Society, l'Acadèmia Nord-americana de les Arts i les Ciències, l'Acadèmia de Ciències de Rússia i l'Acadèmia Prussiana de Ciències.

A més, el científic també va rebre els següents guardons i premis en reconeixement a la seva tasca.

- Ordre de l'Mèrit de les Ciències i les Arts.

- Medalla Rumford.

- Ordre bavaresa de Maximiliano per a la Ciència i les Arts.

- Medalla Matteucci.

- Medalla Davy.

Després de la seva mort va rebre també la medalla Jansen i un cràter lunar i un asteroide van ser batejats amb el seu cognom.

referències

1. Biografies i Vides. Gustav Kirchhoff. Obtingut de biografiasyvidas.com
2. McAllister, Willy. Les lleis de Kirchhoff. Recuperat de es.khanacademy.org
3. EcuRed. Gustav Kirchhoff. Obtingut de ecured.cu
4. The Editors of Encyclopaedia Britannica. Gustav Kirchhoff. Obtingut de britannica.com
5. Famous Scientists. Gustav Kirchhoff. Obtingut de famousscientists.org
6. New World Encyclopedia. Gustav Kirchhoff. Obtingut de newworldencyclopedia.org
7. Science History Institute. Robert Bunsen and Gustav Kirchhoff. Obtingut de sciencehistory.org
8. Robertson, EF; O'Connor, JJ Gustav Robert Kirchhoff. Obtingut de groups.dcs.st-and.ac.uk