Gustav Kirchhoff
Físico alemán (1824-1887)

Gustav Kirchhoff
Nacido( 1824-03-12 )12 de marzo de 1824
Königsberg , Reino de Prusia
(ahora Kaliningrado , Rusia )
Fallecido17 de octubre de 1887 (17 de octubre de 1887)(63 años)
Berlín , Imperio alemán
Lugar de descansoAntigua iglesia de San Matías
Alma máterUniversidad de Königsberg
Conocido por
Premios
Carrera científica
CamposFísica
Matemáticas
Instituciones
Asesor de doctoradoFranz Ernst Neumann [ cita requerida ]
Estudiantes notables

Gustav Robert Kirchhoff ( en alemán: [ˈkɪʁçhɔf] ; 12 de marzo de 1824 - 17 de octubre de 1887) fue un físico y matemático alemán que contribuyó a la comprensión fundamental de los circuitos eléctricos , la espectroscopia y la emisión de radiación de cuerpo negro por objetos calentados. [1] [2]

Acuñó el término radiación de cuerpo negro en 1860.

Varios conjuntos diferentes de conceptos reciben el nombre de "leyes de Kirchhoff" en su honor, entre los que se incluyen las leyes de circuitos de Kirchhoff , la ley de radiación térmica de Kirchhoff y la ley de termoquímica de Kirchhoff.

El Premio Bunsen-Kirchhoff de espectroscopia lleva el nombre de Kirchhoff y su colega, Robert Bunsen .

Vida y obra

Gustav Kirchhoff nació el 12 de marzo de 1824 en Königsberg , Prusia , hijo de Friedrich Kirchhoff, un abogado, y Johanna Henriette Wittke. [3] Su familia era luterana en la Iglesia Evangélica de Prusia . Se graduó de la Universidad Albertus de Königsberg en 1847, donde asistió al seminario matemático-físico dirigido por Carl Gustav Jacob Jacobi , [4] Franz Ernst Neumann y Friedrich Julius Richelot . En el mismo año, se mudó a Berlín , donde permaneció hasta que recibió una cátedra en Breslau . Más tarde, en 1857, se casó con Clara Richelot, la hija de su profesor de matemáticas Richelot. La pareja tuvo cinco hijos. Clara murió en 1869. Se casó con Luise Brömmel en 1872. [5]

Imagen en blanco y negro de dos hombres de mediana edad, cada uno apoyado con un codo en una columna de madera en el medio. Ambos llevan chaquetas largas y el hombre más bajo de la izquierda tiene barba.
Kirchhoff (izquierda) y Robert Bunsen , hacia  1850

Kirchhoff formuló sus leyes de circuitos , que ahora son omnipresentes en ingeniería eléctrica , en 1845, mientras aún era estudiante. Completó este estudio como un ejercicio de seminario; más tarde se convirtió en su tesis doctoral. Fue llamado a la Universidad de Heidelberg en 1854, donde colaboró ​​​​en el trabajo espectroscópico con Robert Bunsen . En 1857, calculó que una señal eléctrica en un cable sin resistencia viaja a lo largo del cable a la velocidad de la luz . [6] [7] Propuso su ley de radiación térmica en 1859, y dio una prueba en 1861. Juntos Kirchhoff y Bunsen inventaron el espectroscopio , que Kirchhoff utilizó para ser pionero en la identificación de los elementos en el Sol , demostrando en 1859 que el Sol contiene sodio . En 1861 , junto con Bunsen, descubrió el cesio y el rubidio . [8] En Heidelberg, dirigió un seminario físico-matemático, inspirado en el de Franz Ernst Neumann, con el matemático Leo Koenigsberger . Entre los asistentes a este seminario se encontraban Arthur Schuster y Sofia Kovalevskaya .

Contribuyó en gran medida al campo de la espectroscopia al formalizar tres leyes que describen la composición espectral de la luz emitida por objetos incandescentes, basándose sustancialmente en los descubrimientos de David Alter y Anders Jonas Ångström . En 1862, fue galardonado con la Medalla Rumford por sus investigaciones sobre las líneas fijas del espectro solar y sobre la inversión de las líneas brillantes en los espectros de la luz artificial. [a] En 1875, Kirchhoff aceptó la primera cátedra dedicada específicamente a la física teórica en Berlín.

También contribuyó a la óptica , resolviendo cuidadosamente la ecuación de onda para proporcionar una base sólida para el principio de Huygens (y corregirlo en el proceso). [10] [11]

En 1864 fue elegido miembro de la Sociedad Filosófica Americana . [12]

En 1884 se convirtió en miembro extranjero de la Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos . [13]

Kirchhoff murió en 1887 y fue enterrado en el cementerio de San Matías Kirchhof en Schöneberg , Berlín (a pocos metros de las tumbas de los hermanos Grimm ). Leopold Kronecker está enterrado en el mismo cementerio.

Leyes de circuitos de Kirchhoff

La primera ley de Kirchhoff establece que la suma algebraica de las corrientes en una red de conductores que se encuentran en un punto (o nodo) es cero. La segunda ley establece que, en un circuito cerrado, la suma dirigida de los voltajes en el sistema es cero.

Las tres leyes de la espectroscopia de Kirchhoff

Representación visual de las leyes de Kirchhoff de la espectroscopia
  1. Un gas sólido, líquido o denso excitado para emitir luz irradiará en todas las longitudes de onda y así producirá un espectro continuo.
  2. Un gas de baja densidad excitado para emitir luz lo hará en longitudes de onda específicas, y esto produce un espectro de emisión .
  3. Si la luz que compone un espectro continuo pasa a través de un gas frío y de baja densidad, el resultado será un espectro de absorción.

Kirchhoff no sabía de la existencia de niveles de energía en los átomos. La existencia de líneas espectrales discretas se conocía desde que Fraunhofer las descubrió en 1814. Y que las líneas formaban un patrón matemático discreto fue descrito por Johann Balmer en 1885. Joseph Larmor explicó la división de las líneas espectrales en un campo magnético conocido como el Efecto Zeeman por la oscilación de los electrones. [14] [15] Pero estas líneas espectrales discretas no fueron explicadas como transiciones de electrones hasta el modelo de Bohr del átomo en 1913, que ayudó a conducir a la mecánica cuántica .

Ley de Kirchhoff sobre la radiación térmica

Fue la ley de radiación térmica de Kirchhoff , en la que propuso una ley universal desconocida para la radiación, la que llevó a Max Planck al descubrimiento del cuanto de acción que condujo a la mecánica cuántica .

Ley de Kirchhoff de la termoquímica

Kirchhoff demostró en 1858 que, en termoquímica , la variación del calor de una reacción química viene dada por la diferencia de capacidad calorífica entre productos y reactivos:

( ∂ Δ yo ∂ yo ) pag = Δ do pag {\displaystyle \left({\frac {\Delta H parcial}{\T parcial}}\right)_{p}=\Delta C_{p}} .

La integración de esta ecuación permite evaluar el calor de reacción a una temperatura a partir de mediciones a otra temperatura. [16] [17]

Teorema de Kirchhoff en teoría de grafos

Kirchhoff también trabajó en el campo matemático de la teoría de grafos , en el que demostró el teorema del árbol matricial de Kirchhoff .

Obras

  • Gesammelte Abhandlungen (en alemán). Leipzig: Johann Ambrosius Barth. 1882.
  • Vorlesungen über Electricität und Magnetismus (en alemán). Leipzig: Benedictus Gotthelf Teubner. 1891.
  • Vorlesungen über mathematische Physik . 4 volúmenes, BG Teubner, Leipzig 1876–1894.
    • vol. 1: Mecánico . 1. Auflage, BG Teubner, Leipzig 1876 (en línea).
    • vol. 2: Óptica matemática . BG Teubner, Leipzig 1891 (Herausgegeben von Kurt Hensel, en línea).
    • vol. 3: Electricidad y magnetismo . BG Teubner, Leipzig 1891 (Herausgegeben von Max Planck, en línea).
    • vol. 4: Teoría del calor. BG Teubner, Leipzig 1894, Herausgegeben von Max Planck [18]

Véase también

Notas

  1. ^ El banquero de Kirchhoff, al oír que Kirchhoff había identificado los elementos presentes en el Sol, comentó: "¿De qué sirve el oro del Sol si no se puede traer a la Tierra?" Kirchhoff depositó el dinero del premio (monedas de oro) en la oficina del banquero, diciendo: "Aquí está el oro del Sol". [9]

Referencias

  1. ^ Marshall, James L.; Marshall, Virginia R. (2008). "Redescubrimiento de los elementos: aguas minerales y espectroscopia" (PDF) . The Hexagon : 42–48 . Consultado el 31 de diciembre de 2019 .
  2. ^ Waygood, Adrian (19 de junio de 2013). Introducción a la ciencia eléctrica. Routledge. ISBN 9781135071134.
  3. ^ Kondepudi, Dilip; Prigogine, Ilya (5 de noviembre de 2014). Termodinámica moderna: de los motores térmicos a las estructuras disipativas. John Wiley & Sons. pág. 288. ISBN 9781118698709.
  4. ^ Hockey, Thomas (2009). "Kirchhoff, Gustav Robert". La enciclopedia biográfica de astrónomos . Springer Nature . ISBN 978-0-387-31022-0. Recuperado el 22 de agosto de 2012 .
  5. ^ "Gustav Robert Kirchhoff - Dauerausstellung". Instituto Kirchhoff de Física . Consultado el 18 de marzo de 2016 . El 16 de agosto de 1857, heredera de Clara Richelot, die Tochter des Königsberger Mathematikers... Frau Clara starb schon 1869. En diciembre de 1872, heredera de Kirchhoff Luise Brömmel.
  6. ^ Kirchhoff, Gustav (1857). "Sobre el movimiento de la electricidad en cables". Philosophical Magazine . 13 : 393–412.
  7. ^ Graneau, Peter; Assis, André Koch Torres (1994). "Kirchhoff sobre el movimiento de la electricidad en conductores" (PDF) . Apeiron . 1 (19): 19–25. Archivado (PDF) desde el original el 8 de enero de 2006.
  8. ^ Weeks, Mary Elvira (1956). El descubrimiento de los elementos (6.ª ed.). Easton, PA: Journal of Chemical Education.
  9. ^ Asimov, Isaac , El secreto del universo , Oxford University Press, 1992, pág. 109
  10. ^ Baker, Bevan B.; y Copson, Edward T.; La teoría matemática del principio de Huygens , Oxford University Press, 1939, págs. 36–38.
  11. ^ Miller, David AB; "El principio de propagación de ondas de Huygens corregido", Optics Letters 16 , 1370–1372, 1991
  12. ^ "Historial de miembros de la APS". search.amphilsoc.org . Consultado el 16 de abril de 2021 .
  13. ^ "GR Kirchhoff (1824–1887)". Real Academia de las Artes y las Ciencias de los Países Bajos . Consultado el 22 de julio de 2015 .
  14. ^ Buchwald, Jed Z.; y Warwick, Andrew; editores; Historias del electrón: el nacimiento de la microfísica
  15. ^ Larmor, Joseph (1897), "Sobre una teoría dinámica del medio eléctrico y luminífero, Parte 3, Relaciones con los medios materiales"  , Philosophical Transactions of the Royal Society , 190 : 205–300, Bibcode :1897RSPTA.190..205L, doi : 10.1098/rsta.1897.0020
  16. ^ Laidler, Keith J. y Meiser, JH; "Química física", Benjamin/Cummings 1982, pág. 62
  17. ^ Atkins, Peter ; y de Paula, J.; "Atkins' Physical Chemistry", WH Freeman, 2006 (8.ª edición), pág. 56
  18. ^ Merritt, Ernest (1895). "Revisión de Vorlesungen über mathematische Physik. Vol. IV. Theorie der Wärme de Gustav Kirchhoff, editado por Max Planck". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física: 73–75.

Bibliografía

  • Warburg, E. (1925). "Zur Erinnerung y Gustav Kirchhoff". Die Naturwissenschaften . 13 (11): 205. Código bibliográfico : 1925NW.....13..205W. doi :10.1007/BF01558883. S2CID  30039558.
  • Stepanov, BI (1977). "Gustav Robert Kirchhoff (en el nonagésimo aniversario de su muerte)". Journal of Applied Spectroscopy . 27 (3): 1099. Bibcode :1977JApSp..27.1099S. doi :10.1007/BF00625887. S2CID  95181496.
  • Everest, AS (1969). "Kirchhoff-Gustav Robert 1824–1887". Educación en Física . 4 (6): 341. Bibcode :1969PhyEd...4..341E. doi :10.1088/0031-9120/4/6/304. S2CID  250765281.
  • Kirchhoff, Gustav (1860). "Ueber die Fraunhoferschen Linien". Monatsberichte der Königliche Preussische Akademie der Wissenschaften zu Berlin : 662–665. ISBN 978-1-113-39933-5.Texto completo de HathiTrust. Traducción parcial al inglés disponible en Magie, William Francis , A Source Book in Physics (1963). Cambridge: Harvard University Press . págs. 354-360.
  • Kirchhoff, Gustav (1860). “IV. Ueber das Verhältniß zwischen dem Emissionsvermögen und dem Absortsvermögen der Körper für Wärme und Licht”, Annalen der Physik 185(2), 275–301. (acuñación del término “cuerpo negro”) [Sobre la relación entre la emisividad y la absortividad de los cuerpos para el calor y la luz]

Lectura adicional

  • Citas relacionadas con Gustav Kirchhoff en Wikiquote
  • Medios relacionados con Gustav Robert Kirchhoff en Wikimedia Commons
  • Biblioteca abierta
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