Gustav Kirchhoff Biografia, leggi, contributi, opere

Gustav Kirchhoff (1824-1887) fu un fisico tedesco nato nel marzo 1824 nell'allora Prussia orientale. Durante la sua carriera scientifica ha dato importanti contributi in campi come elettricità, spettroscopia o misurazione dei corpi neri.

Fin da giovane, Kirchhoff è stato incoraggiato dalla sua famiglia a dedicarsi all'istruzione universitaria. Da quando al liceo ha mostrato le sue buone condizioni per la matematica, ha deciso di optare per quella materia, sebbene nel ramo fisico-matematico. A Königberg, dove ha fatto la gara, è entrato in contatto con importanti scienziati che hanno influenzato la sua ricerca.

Gustav Kirchhoff - Fonte: Biblioteche Smithsonian di dominio pubblico

Senza aver finito gli studi universitari, Kirchhoff ha presentato alcune delle sue prime opere. Tra i più eccezionali ci sono le due serie di leggi che portano il loro nome. Uno è dedicato alle radiazioni termiche, sebbene i più importanti fossero le leggi relative all'ingegneria elettrica.

Kirchhoff ha trascorso gran parte della sua carriera all'Università di Heidelberg, nonostante abbia ricevuto offerte da altri centri rinomati. Solo nella sua vecchiaia e con uno stato di salute abbastanza precario si trasferì a Berlino. Nonostante ciò, rimase attivo fino alla sua morte, nell'ottobre 1887.

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Biografia

Gustav Robert Kirchhoff è nato a Königberg (allora capitale della Prussia orientale) il 12 ottobre 1824. A quel tempo, la città era nota per la sua attività intellettuale, al punto da ricevere il soprannome della "città della pura ragione".

La sua famiglia apparteneva all'élite della città, poiché suo padre era un avvocato noto per la sua devozione allo stato prussiano.

Le alte capacità intellettuali di Gustav hanno iniziato a mostrarsi fin da giovane. Inoltre, la sua educazione è stata diretta da suo padre ha fatto l'obbligo di servire la Prussia.

Entrambi i fattori hanno causato la concentrazione dei loro passi professionali sul diventare professore universitario, poiché al momento erano funzionari pubblici, che coincidevano con il desiderio del padre di mettere le loro capacità al servizio del loro paese.

Formazione scolastica

Il Kneiphof Institute era il luogo scelto dalla sua famiglia per il giovane Gustav per studiare il liceo. In quel centro ha iniziato a mostrare le sue buone condizioni per la matematica, il che ha portato a guidare i suoi studi universitari in materia.

Kirchhoff è entrato nel centro universitario della sua città natale, Università di Albertus. Questa istituzione era conosciuta dal seminario di fisica matematica istituita da Franz Neumann (considerata il padre della fisica teorica nel paese) e da Carl Gustav Jakob Jacobi (uno dei più eminenti matematici dell'epoca).

Il futuro scienziato andò a quel seminario tra il 1843 e il 1846. Tuttavia, non poteva approfittare degli insegnamenti di Jacobi, che erano malati e, per questo motivo, fu Neumman a esercitare una maggiore influenza sulla sua formazione.

Neumann aveva iniziato ad essere interessato all'induzione elettrica per quella data e aveva pubblicato le sue prime due opere all'induzione nel 1845. Ciò ha causato anche Kirchhoff, come suo discepolo, ha iniziato a prestare attenzione a tale questione. Inoltre, ha anche studiato matematica con Friedrich Jules Richelot.

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Prime pubblicazioni

Già nel 1845, quando stavo ancora studiando, Kirchhoff presentava un lavoro sul flusso di elettricità su un piatto circolare. Questo studio sarebbe in seguito la base della tesi di dottorato.

Nello stesso anno prese come riferimento una teoria presentata da un altro fisico, Georg Simon Ohm, per formulare quelli che sarebbero conosciuti come le leggi di Kirchhoff sull'ingegneria elettrica.

Trasferimento a Berlino

La prima conseguenza della pubblicazione della legge di Kirchhoff fu che l'autore ricevette una borsa di studio per continuare la sua formazione a Parigi. Tuttavia, la situazione in Europa del tempo era molto tesa, specialmente tra Prussia e Francia, che sarebbe finita per andare in guerra nel 1870.

Per questo motivo, Kirchhoff ha respinto l'opzione di trasferirsi nella capitale francese. Invece, ha stabilito la sua residenza a Berlino, dove ha iniziato a lavorare come privatdozent (professore che non ha addebitato alcun stipendio) all'Università di quella città.

Durante il periodo in cui ha esercitato questa attività, lo scienziato non ha cessato di pubblicare il risultato della sua ricerca. Tra questi, ha messo in evidenza il suo contributo alla teoria delle correnti elettriche ed elettrostatiche.

La sua prossima destinazione era Breslau (oggi chiamata Wroclaw), dove fu nominato professore straordinario.

Università di Heidelberg

Gustav Robert Kirchhoff (a sinistra) e Robert Bunsen (a destra). Fonte: sconosciuto.) / Dominio pubblico

Breslau di Kirchhoff rimane un anno, dal 1851 al 1852. Durante quel periodo, il fisico sembrava amicizia con Robert Bunsen, un chimico ben noto.

Fu Bunsen a convincere Kirchhoff a lasciare la città per iniziare a lavorare come professore di fisica a Heidelberg. La collaborazione tra i due amici è stata molto fruttuosa ed entrambi sono diventati regolari per gli incontri condotti da un gruppo di scienziati organizzati da Hermann von Helmholtz.

Gustav Kirchhoff si sposò nel 1857 con la figlia del suo ex professore di matematica a Konigsberg. Tuttavia, sua moglie, Clara Richelot, morì nel 1869, lasciando lo scienziato solo nelle cure dei cinque figlio che avevano in comune. Nel 1872, lo scienziato si sposò di nuovo, questa volta con Louise Brömmel.

A quel tempo, la salute di Kirchhoff, che era sempre stata precaria, peggiorò e fu costretta a usare una sedia a rotelle o, in mancanza di ciò, stampelle.

La fama dello scienziato stava aumentando e numerose università gli hanno inviato offerte di unirsi al suo staff. Kirchhoff, tuttavia, preferiva rimanere a Heidelberg.

Berlino Return

Lo stato di salute di Kirchhoff stava peggiorando e di più. Presto iniziò ad avere difficoltà a realizzare gli esperimenti necessari per confermare la sua ricerca. Nonostante il suo desiderio di non lasciare Heidelberg, alla fine ha deciso di accettare un'offerta dell'Università di Berlino per occupare il presidente della fisica-matematica.

Kirchhoff si unì alla sua nuova posizione nel 1875 e, oltre al lavoro di insegnamento, continuò a condurre ricerche teoriche. Il risultato è stato uno dei suoi trattati più noti: Vorlesungen über mathematincen fisik, Pubblicato in quattro volumi quando avevo già abbandonato il presidente di Berlino.

Con 63 anni, Gustav Kirchhoff morì a Berlino il 17 ottobre 1887.

Gustav Robert Kirchhoff tomba nell'ex cimitero di St. Matthäus a Berlino-Schöneberg. Fonte: Furfur/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)

Kirchhoff Law

Gustav Kirchhoff (a sinistra), Robert Bunsen (centro) e Henry Enfield Roscoe (a destra). Fonte: Henry Roscoe / Public Domain

Le leggi di Kirchhoff sono due gruppi di leggi sui circuiti elettrici ed emissioni termiche.

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Entrambe le leggi delle leggi sono chiamate il loro autore, sebbene le più note siano quelle che si riferiscono all'ingegneria elettrica.

Le tre leggi della spettroscopia Kirchhoff

Lo scienziato ha elaborato una serie di leggi per descrivere come si comporta l'emissione di luce per gli oggetti a incandescenza:

1- Un oggetto solido caldo produce luce in uno spettro continuo.

2- Un gas debole produce luce con linee spettrali in lunghezze d'onda discrete che dipendono dalla composizione chimica del gas.

3- Un oggetto solido ad alta temperatura circondato da un gas debole a temperature più basse produce luce in uno spettro continuo con lunghezze d'onda discrete le cui posizioni dipendono dalla composizione chimica del gas.

Le tre leggi sulla spettrografia di Kirchhoff furono, in seguito, la base dell'apparizione della meccanica quantistica.

Kirchhoff Law of Electrical Engineering

Come notato, l'insieme delle leggi sull'elettricità fatta da Kirchhoff è stato il suo contributo più pertinente alla scienza. Per eseguire questo lavoro, si basava su lavori precedenti svolti da Georg Simon Ohm.

Queste leggi sono presto diventate strumenti fondamentali per l'analisi dei circuiti. In modo molto riassunto, la sua estensione consente di misurare l'intensità della corrente, nonché la differenza potenziale in un determinato punto all'interno di un circuito elettrico.

- La prima legge o legge di Kirchhoff corrispondente ai nodi: “In qualsiasi nodo, la somma algebrica delle correnti elettriche che entrano è uguale alla somma delle correnti che escono. Come equivalente, la somma algebrica di tutte le correnti che passano attraverso il nodo è uguale a zero "

- La seconda legge o legge di Kirchhoff corrispondente alle mesh: “In un circuito chiuso di una rete, la somma dell'insieme della tensione cade nei suoi componenti è uguale alla somma delle tensioni fornite e, pertanto, alla somma algebrica delle potenziali differenze in Una mesh è zero."

Contributi

Germania Seal (Berlino) 1974. Fonte: Michel-Katalog-NR: Ländercode-Minr: 465

A parte le leggi che portano il suo nome, Kirchhoff ha dato molti più contributi alla scienza, sia pratici che teorici. Pertanto, ha dedicato i suoi sforzi per migliorare la conoscenza di elettricità, teoria della placca, ottica e spettroscopia, tra gli altri campi di studio.

Allo stesso modo, ha condotto varie indagini su come si verifica la conduzione del calore e ha cercato di misurare lo spettro delle stelle celesti, tra cui il sole e il nebuloso. Quest'ultimo serviva a creare un atlante spaziale e dimostrare la relazione tra assorbimento della luce e la sua emissione.

Formula di diffrazione di Kirchhoff

Kirchhof usò la teoria della diffrazione presentata da Fresnel nel 1818 per sviluppare una formula che descriva come le onde luminose si comportano quando attraversano una piccola apertura.

Le tecniche di spettrografo e nuove analisi spettrografiche

Kirchhoff lavora con il suo spettroscopio migliorato. Fonte: Poul la Cour e Jacob Appel / Dominio pubblico

Come notato, la collaborazione tra Gustav Kirchhoff e Robert Bunsen durante il loro soggiorno all'Università di Heidelberg è stata molto fruttuosa. Entrambi gli scienziati hanno provato le tecniche pionieristiche per l'analisi spettrografica. In pratica, ciò ha permesso loro di scoprire due nuovi elementi chimici: Rubido e Cesio.

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Per essere in grado di eseguire queste scoperte, i due ricercatori hanno dovuto produrre un nuovo strumento: lo spettrografo moderno. Questo proietta una fiamma sul fondo di una scala di diverse lunghezze d'onda. Pertanto, sono stati in grado di individuare le strisce spettrali, che appaiono quando la luce si è rotta nel loro spettro.

Composizione del sole spettrale

Un'altra delle indagini di Kirchhoff era cercare di misurare la composizione spettrale della nostra stella, il sole.

Questa ricerca gli ha permesso di scoprire che quando la luce attraversa qualsiasi tipo di gas, assorbe le sue lunghezze d'onda, come accadrebbe se precedentemente riscaldato. Questa proprietà è stata battezzata come linee Fraunhofer.

Kirchhoff usa la conoscenza acquisita come spiegazione delle linee oscure presenti nello spettro solare e che si intensificano quando la luce solare attraversa una fiamma. Il risultato di questa indagine è stata la promulgazione della legge sull'emissione di Kirchhoff-Clausius ed è stata l'inizio di una nuova fase nel campo dell'astronomia.

Lo scienziato usò i risultati ottenuti per determinare, nel 1861, la presenza al sole di elementi come magnesio, zinco, sodio o rame, come nel caso della crosta terrestre.

Infine, questi studi sono serviti a creare una mappa dello spettro solare. La mappa, stampata in Cuatricromia, è stata commissionata dalla Berlino Academy of Sciences.

Deformazione di piastre elastiche

Lo scienziato ha anche dedicato parte del suo tempo per risolvere alcuni problemi relativi alle placche elastiche e alla loro deformazione.

La prima teoria su questo argomento era stata pubblicata da Sophie Germain e Siméon Denis Poisson e, in seguito, perfezionata da Claude-Louis Navier. Il lavoro di Kirchhoff, che utilizzava il calcolo differenziale, era rispondere alle domande che rimanevano ancora irrisolte.

Opere e pubblicazioni

Gustav Kirchhoff era l'autore, da solo o in collaborazione con altri colleghi, di diverse opere scientifiche.

Tra i più importanti ci sono quelli dedicati agli elementi chimici e ai loro spettri , Untersuchungen über das sonnenspektrum e die spektren Chemischer Elege (1861-1863); I suoi quattro volumi sulla fisica matematica, Vorlesungen über mathematincen fisik (1876-1894) e il Gesammelte Abhandlungen.

Premi e onori

I contributi di Gustav Kirchhoff alla scienza sono stati riconosciuti da un gran numero di istituzioni del suo tempo. Tra coloro che lo hanno nominato membro, la Royal Society, l'American Academy of Arts and Sciences, l'Accademia delle Scienze della Russia e la Prussia Academy of Sciences si sono distinte.

Inoltre, lo scienziato ha anche ricevuto i seguenti premi e premi in riconoscimento del suo lavoro.

- Ordine del merito della scienza e delle arti.

- Medaglia Rumford.

- Ordine di Maximiliano Bavara per la scienza e le arti.

- Medaglia Matteucci.

- Medaglia Davy.

Dopo la sua morte ha anche ricevuto la medaglia di Jansen e un cratere lunare e un asteroide sono stati battezzati con il suo cognome.

Riferimenti

1. Biografie e vite. Gustav Kirchhoff. Ottenuto dalla biografia e dalidas.com
2. McAllister, Willy. Le leggi di Kirchhoff. Recuperato da ES.Khan Academy.org
3. Ocurato. Gustav Kirchhoff. Ottenuto da Ecured.Cu
4. I redattori di Enyclopedia Britannica. Gustav Kirchhoff. Ottenuto dalla Britannica.com
5. Scienziati famosi. Gustav Kirchhoff. Ottenuto da famosi scienziati.org
6. Enciclopedia del Nuovo Mondo. Gustav Kirchhoff. Ottenuto da Newworldyclopedia.org
7. Science History Institute. Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff. Ottenuto da ScienceHistory.org
8. Robertson, e. F.; O'Connor, j. J. Gustav Robert Kirchhoff. Ottenuto dai gruppi.DCS.In piedi.AC.UK