GUSTAV KIRCHHOFF: BIOGRAFIA, PRAWA, SKŁADKI, PRACE - BIOGRAFIE - 2026

Gustav Kirchhoff (1824-1887) był niemieckim fizykiem urodzonym w marcu 1824 roku w ówczesnych Prusach Wschodnich. W swojej karierze naukowej wniósł istotny wkład w takie dziedziny jak elektryczność, spektroskopia czy pomiar promieniowania ciał czarnych.

Od najmłodszych lat Kirchhoff był zachęcany przez rodzinę do poświęcenia się nauczaniu uniwersyteckiemu. Ponieważ w liceum wykazywał się dobrymi warunkami do matematyki, zdecydował się na ten przedmiot, choć z gałęzi fizyko-matematycznej. W Königberg, gdzie studiował, zetknął się z ważnymi naukowcami, którzy mieli wpływ na jego badania.

Gustav Kirchhoff - Źródło: Biblioteki Smithsonian w domenie publicznej

Nie kończąc jeszcze studiów uniwersyteckich, Kirchhoff zaprezentował kilka swoich pierwszych prac. Do najważniejszych należą dwa zbiory praw, które noszą jego imię. Jeden poświęcony jest promieniowaniu cieplnemu, choć najważniejsze były prawa związane z elektrotechniką.

Kirchhoff spędził większość swojej kariery na Uniwersytecie w Heidelbergu, pomimo otrzymywania ofert od innych, bardziej renomowanych ośrodków. Dopiero w podeszłym wieku i dość niepewnym stanie zdrowia przeniósł się do Berlina. Mimo to pozostał aktywny aż do śmierci, czyli do października 1887 roku.

Biografia

Gustav Robert Kirchhoff urodził się 12 października 1824 r. W Königbergu (wówczas stolicy Prus Wschodnich). W tym czasie miasto było znane z działalności intelektualnej do tego stopnia, że ​​nazywano je „Miastem Czystego Rozumu”.

Jego rodzina należała do lokalnej elity, gdyż jego ojciec był prawnikiem znanym z przywiązania do państwa pruskiego.

Wysokie zdolności intelektualne Gustava zaczęły się ujawniać od bardzo młodego wieku. Ponadto jego wychowaniem kierował jego ojciec zobowiązany do służby Prusom.

Obydwa czynniki sprawiły, że jego zawodowe kroki były ukierunkowane na zostanie profesorem uniwersyteckim, ponieważ byli to wówczas urzędnicy publiczni, co zbiegło się z pragnieniem ojca, aby oddał swoje umiejętności w służbie kraju.

Edukacja

Kneiphof Institute był miejscem wybranym przez jego rodzinę dla młodego Gustawa do szkoły średniej. W tym ośrodku zaczął wykazywać dobre warunki do matematyki, co skłoniło go do ukierunkowania studiów uniwersyteckich na ten przedmiot.

Kirchhoff wstąpił do centrum uniwersyteckiego w swoim rodzinnym mieście, na Uniwersytecie Albertus. Instytucja ta znana była z seminarium z fizyki matematycznej założonego przez Franza Neumanna (uważanego w kraju za ojca fizyki teoretycznej) i Carla Gustava Jakoba Jacobiego (jednego z najwybitniejszych matematyków tamtych czasów).

Przyszły naukowiec brał udział w tym seminarium w latach 1843–1846. Nie mógł jednak skorzystać z nauk chorego Jacobiego iz tego powodu to Neumman miał największy wpływ na jego szkolenie.

Od tego czasu Neumann zaczął interesować się indukcją elektryczną i opublikował swoje pierwsze dwie prace na temat indukcji w 1845 roku. To spowodowało, że Kirchhoff, jako jego uczeń, również zaczął zwracać uwagę na ten temat. Poza tym studiował matematykę u Friedricha Julesa Richelota.

Pierwsze publikacje

Już w 1845 roku, kiedy jeszcze studiował, Kirchhoff przedstawił pracę o przepływie prądu w okrągłej płycie. To badanie stało się później podstawą jego rozprawy doktorskiej.

W tym samym roku przyjął jako punkt odniesienia teorię przedstawioną przez innego fizyka, Georga Simona Ohma, aby sformułować coś, co można by nazwać prawami elektrotechniki Kirchhoffa.

Przejazd do Berlina

Pierwszą konsekwencją publikacji Ustaw Kirchhoffa było otrzymanie przez autora stypendium na kontynuowanie nauki w Paryżu. Sytuacja w ówczesnej Europie była jednak bardzo napięta, zwłaszcza między Prusami a Francją, która ostatecznie w 1870 r. Poszła na wojnę.

Z tego powodu Kirchhoff odrzucił opcję przeniesienia się do stolicy Francji. Zamiast tego osiadł w Berlinie, gdzie rozpoczął pracę jako Privatdozent (profesor, który nie otrzymywał wynagrodzenia) na uniwersytecie w tym mieście.

W okresie, w którym prowadził tę działalność, naukowiec nie przestawał publikować wyników swoich badań. Wśród nich podkreślił swój wkład w teorię prądów elektrycznych i elektrostatycznych.

Kolejnym celem jego podróży był Breslau (obecnie Wrocław), gdzie został mianowany profesorem nadzwyczajnym.

Uniwersytet w Heidelbergu

Pobyt Kirchhoffa we Wrocławiu trwał rok, od 1851 do 1852 roku. W tym czasie fizyk zaprzyjaźnił się ze znanym chemikiem Robertem Bunsenem.

To Bunsen przekonał Kirchhoffa do opuszczenia miasta i podjęcia pracy jako nauczyciel fizyki w Heidelbergu. Współpraca między przyjaciółmi była bardzo owocna i obaj stali się stałymi bywalcami spotkań grupy naukowców organizowanych przez Hermanna von Helmholtza.

Gustav Kirchhoff ożenił się w 1857 roku z córką swojego byłego nauczyciela matematyki w Królewcu. Jednak jego żona, Clara Richelot, zmarła w 1869 roku, pozostawiając naukowca samego pod opieką pięciorga wspólnych dzieci. W 1872 roku naukowiec ożenił się ponownie, tym razem z Luise Brömmel.

W tym czasie stan zdrowia Kirchhoffa, który zawsze był niepewny, pogorszył się i był zmuszony do korzystania z wózka inwalidzkiego lub, w przypadku jego braku, o kulach.

Sława naukowca rosła i liczne uniwersytety wysyłały mu oferty dołączenia do swoich pracowników. Kirchhoff wolał jednak pozostać w Heidelbergu.

Powrót do Berlina

Stan zdrowia Kirchhoffa pogarszał się. Wkrótce zaczął mieć trudności z przeprowadzeniem niezbędnych eksperymentów, aby potwierdzić swoje badania. Pomimo chęci nie opuszczania Heidelbergu, ostatecznie zdecydował się przyjąć ofertę Uniwersytetu Berlińskiego na objęcie katedry fizyki-matematyki.

Kirchhoff rozpoczął pracę na nowym stanowisku w 1875 r. I oprócz obowiązków dydaktycznych kontynuował badania teoretyczne. W rezultacie powstał jeden z jego najbardziej znanych traktatów: Vorlesungen über mathematischen Physik, opublikowany w czterech tomach, kiedy już opuszczał berlińską profesurę.

W wieku 63 lat Gustav Kirchhoff zmarł w Berlinie 17 października 1887 roku.

Prawa Kirchhoffa

Prawa Kirchhoffa to dwie grupy praw dotyczących obwodów elektrycznych i emisji cieplnej.

Oba zbiory praw noszą imiona ich autora, chociaż najbardziej znane są te dotyczące elektrotechniki.

Trzy prawa spektroskopii Kirchhoffa

Naukowiec opracował zestaw praw opisujących, jak zachowuje się emisja światła przez żarzące się obiekty:

1- Gorący, stały przedmiot wytwarza światło w ciągłym widmie.

2- Rozrzedzony gaz wytwarza światło z liniami widmowymi o dyskretnych długościach fal, które zależą od składu chemicznego gazu.

3- Ciało stałe o wysokiej temperaturze, otoczone rozrzedzonym gazem w niższych temperaturach, wytwarza światło w widmie ciągłym z przerwami o odrębnych długościach fal, których położenie zależy od składu chemicznego gazu.

Te trzy prawa spektrografii Kirchhoffa były później podstawą powstania mechaniki kwantowej.

Prawa elektrotechniki Kirchhoffa

Jak zauważono, zbiór praw dotyczących elektryczności sformułowany przez Kirchhoffa był jego najważniejszym wkładem w naukę. W tym celu skorzystał z wcześniejszej pracy Georga Simona Ohma.

Prawa te szybko stały się podstawowymi narzędziami do analizy obwodów. W bardzo podsumowujący sposób jego rozszerzenie pozwala zmierzyć natężenie prądu, a także różnicę potencjałów w określonym punkcie obwodu elektrycznego.

- Pierwsze prawo lub prawo Kirchhoffa odpowiadające węzłom: „W każdym węźle suma algebraiczna wpływających prądów elektrycznych jest równa sumie prądów, które opuszczają. Jako odpowiednik, algebraiczna suma wszystkich prądów przechodzących przez węzeł jest równa zeru "

- Drugie prawo lub prawo Kirchhoffa odpowiadające siatkom: „w zamkniętym obwodzie sieci suma zbioru spadków napięcia w jej składowych jest równa sumie dostarczonych napięć, a zatem suma algebraiczna potencjalne różnice w siatce wynoszą zero. "

Składki

Oprócz praw noszących jego imię Kirchhoff wniósł o wiele więcej wkładu w naukę, zarówno praktyczną, jak i teoretyczną. W związku z tym poświęcił się poszerzaniu wiedzy między innymi z zakresu elektryczności, teorii płyt, optyki i spektroskopii.

Podobnie przeprowadził różne badania dotyczące przewodzenia ciepła i próbował zmierzyć spektrum ciał niebieskich, w tym słońca i mgławic. Ten ostatni pomógł mu stworzyć atlas przestrzenny i zademonstrować związek między pochłanianiem światła a jego emisją.

Wzór dyfrakcyjny Kirchhoffa

Kirchhof wykorzystał teorię dyfrakcji przedstawioną przez Fresnela w 1818 r., Aby opracować wzór opisujący, jak zachowują się fale świetlne, gdy przechodzą przez małą aperturę.

Spektrograf i nowe techniki analizy spektrograficznej

Jak zauważono, współpraca między Gustavem Kirchhoffem i Robertem Bunsenem podczas ich pobytu na Uniwersytecie w Heidelbergu była bardzo owocna. Obaj naukowcy wypróbowali pionierskie techniki analizy spektrograficznej. W praktyce pozwoliło im to odkryć dwa nowe pierwiastki chemiczne: rubid i cez.

Aby dokonać tych odkryć, obaj badacze musieli stworzyć nowy instrument: nowoczesny spektrograf. Rzuca płomień na dno skali o różnych długościach fal. W ten sposób byli w stanie zlokalizować linie widmowe, które pojawiają się, gdy światło rozpada się na jego widmo.

Skład widmowy Słońca

Innym badaniem Kirchhoffa była próba zmierzenia składu widmowego naszej gwiazdy, Słońca.

Te badania pozwoliły mu odkryć, że kiedy światło przechodzi przez dowolny rodzaj gazu, pochłania jego fale, tak jak gdyby było wcześniej ogrzane. Ta nieruchomość została ochrzczona liniami Fraunhofera.

Kirchhoff wykorzystał zdobytą wiedzę jako wyjaśnienie ciemnych linii obecnych w widmie słonecznym, które nasilają się, gdy światło słoneczne przechodzi przez płomień. Efektem tych badań było ogłoszenie Prawa Emisji Kirchhoffa-Clausiusa i zapoczątkowało nowy etap w astronomii.

Na podstawie uzyskanych wyników naukowiec określił w 1861 r. Obecność na Słońcu pierwiastków takich jak magnez, cynk, sód czy miedź, tak jak występuje w skorupie ziemskiej.

Ostatecznie te badania pomogły mu stworzyć mapę widma słonecznego. Mapa wydrukowana w czterech kolorach została zamówiona przez Berlińską Akademię Nauk.

Elastyczna deformacja płyty

Naukowiec spędził także część swojego czasu na rozwiązywaniu niektórych problemów związanych z płytami sprężystymi i ich deformacją.

Pierwsza teoria na ten temat została opublikowana przez Sophie Germain i Siméona Denisa Poissona, a później udoskonalona przez Claude-Louisa Naviera. Zadaniem Kirchhoffa, który korzystał z rachunku różniczkowego, było udzielenie odpowiedzi na pytania, które nadal pozostały nierozwiązane.

Prace i publikacje

Gustav Kirchhoff był autorem, samodzielnie lub we współpracy z innymi kolegami, kilku prac naukowych.

Do najważniejszych należą ta poświęcona pierwiastkom chemicznym i ich widmom, Untersuchungen über das Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elementen (1861-1863); jego cztery tomy na temat fizyki matematycznej, Vorlesungen über mathematischen Physik (1876-1894) oraz Gesammelte Abhandlungen.

Nagrody i wyróżnienia

Wkład Gustava Kirchhoffa w naukę został doceniony przez wiele instytucji jego czasów. Wśród osób, które mianowały go członkiem, były Towarzystwo Królewskie, Amerykańska Akademia Umiejętności i Nauk, Rosyjska Akademia Nauk i Pruska Akademia Nauk.

Ponadto naukowiec otrzymał również następujące nagrody i wyróżnienia w uznaniu swojej pracy.

- Order Zasługi Nauki i Sztuki.

- Medal Rumforda.

- Bawarski Zakon Maksymiliana w dziedzinie nauki i sztuki.

- Medal Matteucciego.

- Medal Davy'ego.

Po jego śmierci otrzymał również medal Jansena, a jego nazwiskiem ochrzczono krater księżycowy i asteroidę.

Bibliografia

1. Biografie i życie. Gustav Kirchhoff. Uzyskane z biografiasyvidas.com
2. McAllister, Willy. Prawa Kirchhoffa. Odzyskany z es.khanacademy.org
3. EcuRed. Gustav Kirchhoff. Uzyskany z ecured.cu
4. Redaktorzy Encyclopaedia Britannica. Gustav Kirchhoff. Pobrane z britannica.com
5. Sławni naukowcy. Gustav Kirchhoff. Pobrane z Famousscientists.org
6. New World Encyclopedia. Gustav Kirchhoff. Pobrane z newworldencyclopedia.org
7. Instytut Historii Nauki. Robert Bunsen i Gustav Kirchhoff. Pobrane z sciencehistory.org
8. Robertson, EF; O'Connor, JJ Gustav Robert Kirchhoff. Pobrane z groups.dcs.st-and.ac.uk