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Gustav Kirchhoff

Gustav Robert Kirchhoff ( alemán: [ ˈgʊstaːf ˈʁoːbɛʁt ˈkɪʁçhɔf ] ; 12 de marzo de 1824 – 17 de octubre de 1887) fue un físico y matemático alemán que contribuyó a la comprensión...

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Gustav Robert Kirchhoff ( alemán: [ ˈgʊstaːf ˈʁoːbɛʁt 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 cuerpo negro en 1860. [ 3 ]

Diversos conjuntos 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 , la fórmula de difracción 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 .

Biografía

Gustav Robert Kirchhoff nació el 12 de marzo de 1824 en Königsberg , Prusia , hijo de Friedrich Kirchhoff, abogado, y Johanna Henriette Wittke. [ 4 ] Su familia era luterana en la Iglesia Evangélica de Prusia .

Kirchhoff estudió en la Universidad de Königsberg , donde asistió al seminario matemático-físico dirigido por CGJ Jacobi , [ 5 ] Franz Ernst Neumann y Friedrich Julius Richelot . En 1845, Kirchhoff formuló dos leyes de circuitos , [ 6 ] que ahora son omnipresentes en la ingeniería eléctrica . Completó este estudio como un ejercicio de seminario; posteriormente se convirtió en su tesis doctoral, dirigida por Neumann.

En 1847, Kirchhoff se graduó en la Universidad de Königsberg y se convirtió en profesor adjunto ( Privatdozent ) en la Universidad de Berlín , donde permaneció hasta 1850, año en que le ofrecieron una cátedra en la Universidad de Breslau . En 1854, fue llamado a la Universidad de Heidelberg , donde colaboró ​​con Robert Bunsen en trabajos de espectroscopia. En 1875, Kirchhoff regresó a Berlín, donde residió hasta su muerte en 1887.

En 1857, Kirchhoff se casó con Clara Richelot, hija de su profesor de matemáticas Richelot; la pareja tuvo cinco hijos. En 1872, tras la muerte de Clara en 1869, se casó con Luise Brömmel. [ 7 ]

Kirchhoff falleció el 17 de octubre de 1887 en Berlín a la edad de 63 años. Está enterrado en Alter St.-Matthäus-Kirchhof en Schöneberg , Berlín (a pocos metros de las tumbas de los hermanos Grimm ).

Investigación

Imagen en blanco y negro de dos hombres de mediana edad; uno de ellos está apoyado con un codo en una columna de madera en el centro. Ambos visten chaquetas largas, y el hombre más bajo, el de la izquierda, tiene barba.
Kirchhoff (izquierda) y Robert Bunsen , c. 1850

En 1857, Kirchhoff calculó que una señal eléctrica en un cable sin resistencia viaja a lo largo del cable a la velocidad de la luz . [ 8 ] [ 9 ]

En 1859, Kirchhoff propuso una ley de radiación térmica y la demostró en 1861.

Juntos, Kirchhoff y Bunsen perfeccionaron el espectroscopio de Joseph von Fraunhofer de 1814 , que Kirchhoff utilizó para ser pionero en la identificación de los elementos del Sol , demostrando en 1859 que el Sol contiene sodio . Kirchhoff y Bunsen descubrieron el cesio y el rubidio en 1861. [ 10 ]

Kirchhoff contribuyó enormemente 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, recibió 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 luz artificial». [ a ]

Kirchhoff 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). [ 12 ] [ 13 ]

Leyes de circuitos de Kirchhoff

La primera ley de Kirchhoff establece que en cualquier nodo de un circuito eléctrico donde la corriente puede bifurcarse, la suma de las corrientes que salen del nodo es igual a la suma de las corrientes que entran en él. La segunda ley establece que la suma algebraica de las caídas de potencial a lo largo de un circuito cerrado, en cualquier dirección de flujo, es igual a cero. [ 14 ]

Las tres leyes de la espectroscopia de Kirchhoff

Representación visual de las leyes de espectroscopia de Kirchhoff
  1. Un sólido, un líquido o un gas denso que se excita para emitir luz irradiará en todas las longitudes de onda y, por lo tanto, 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 atraviesa un gas frío de baja densidad, el resultado será un espectro de absorción.

Kirchhoff desconocía la existencia de niveles de energía en los átomos. La existencia de líneas espectrales discretas se conocía desde que Fraunhofer las descubrió en 1814. Johann Balmer describió en 1885 que las líneas formaban un patrón matemático discreto. Joseph Larmor explicó la división de las líneas espectrales en un campo magnético, conocida como el efecto Zeeman, mediante la oscilación de los electrones . [ 15 ] [ 16 ] Estas líneas espectrales discretas no se explicaron como transiciones electrónicas hasta el modelo atómico de Bohr en 1913, que contribuyó a la mecánica cuántica .

Ley de radiación térmica de Kirchhoff

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, dando lugar a la mecánica cuántica .

Ley de termoquímica de Kirchhoff

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:

(∂ΔH∂T)pag=Δdopag{\displaystyle \left({\frac {\partial \Delta H}{\partial T}}\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. [ 17 ] [ 18 ]

El teorema de Kirchhoff en la 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 .

Reconocimiento

Premios

Membresías

Órdenes

Publicaciones

  • 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 [ 26 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ El banquero de Kirchhoff, al enterarse de 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 su premio (soberanos de oro) con el banquero, diciendo: "Aquí hay oro del Sol". [ 11 ]
  2. ↑ Otorgado conjuntamente con Robert Bunsen .

Referencias

  1. ↑ Marshall, James L.; Marshall, Virginia R. (2008). "Redescubrimiento de los elementos: aguas minerales y espectroscopia" (PDF) . The Hexagon : 42–48 . Recuperado el 31 de diciembre de 2019 .
  2. ↑ Waygood, Adrian (19 de junio de 2013). Introducción a la ciencia eléctrica . Routledge. ISBN 9781135071134.
  3. ↑ Schmitz, Kenneth S. (2018). Química física . Elsevier. pág. 278. ISBN  9780128005996.
  4. ↑ Kondepudi, Dilip; Prigogine, Ilya (5 de noviembre de 2014). Termodinámica moderna: De las máquinas térmicas a las estructuras disipativas . John Wiley & Sons. pág. 288. ISBN  9781118698709.
  5. ↑ Hockey, Thomas (2009). «Kirchhoff, Gustav Robert» . La enciclopedia biográfica de los astrónomos . Springer Nature . ISBN 978-0-387-31022-0Consultado el 22 de agosto de 2012 .
  6. ^ Kirchhoff, S. (1845). "Ueber den Durchgang eines elektrischen Stromes durch eine Ebene, insbesondere durch eine kreisförmige" (en alemán). doi : 10.1002/andp.18451400402 .
  7. ↑ «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.
  8. ↑ Kirchhoff, Gustav (1857). "Sobre el movimiento de la electricidad en los cables". Revista Filosófica . 13 : 393–412 .
  9. ↑ Graneau, Peter; Assis, André Koch Torres (1994). "Kirchhoff sobre el movimiento de la electricidad en conductores" (PDF) . Apeiron . 1 (19): 19– 25. Archivado (PDF) del original el 8 de enero de 2006.
  10. ↑ Weeks, Mary Elvira (1956). El descubrimiento de los elementos (6.ª ed.). Easton, PA: Journal of Chemical Education. 
  11. ↑ Asimov, Isaac , El secreto del universo , Oxford University Press, 1992, pág. 109
  12. ↑ Baker, Bevan B.; y Copson, Edward T.; La teoría matemática del principio de Huygens , Oxford University Press, 1939, págs.36–38.
  13. ↑ Miller, David AB; "Corrección del principio de propagación de ondas de Huygens", Optics Letters 16 , 1370–1372, 1991
  14. ↑ Corso di Fisicia 2 autor Paul A.Tipler
  15. ↑ Buchwald, Jed Z.; y Warwick, Andrew; editores; Historias del electrón: El nacimiento de la microfísica
  16. ↑ 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 
  17. ↑ Laidler, Keith J .; y Meiser, JH; "Química física", Benjamin/Cummings 1982, pág. 62
  18. ↑ Atkins, Peter ; y de Paula, J.; "Química física de Atkins", WH Freeman, 2006 (8.ª edición), pág. 56
  19. ↑ "Medalla Rumford" . royalsociety.org . Consultado el 19 de junio de 2024 .
  20. ↑ «Preisträger der Cothenius-Medaille von 1864 bis 1953» . www.leopoldina.org (en alemán). Archivado desde el original el 23 de febrero de 2025 . Consultado el 24 de noviembre de 2025 .
  21. ↑ "Medaglie" . www.accademiaxl.it (en italiano) . Consultado el 4 de noviembre de 2025 .
  22. ↑ "Medalla Davy" . royalsociety.org . Archivado del original el 28 de julio de 2013. Consultado el 5 de agosto de 2011 .
  23. ↑ "Historial de miembros de APS" . search.amphilsoc.org . Archivado del original el 8 de diciembre de 2024. Consultado el 24 de noviembre de 2025 .
  24. ↑ " GR Kirchhoff (1824 - 1887)" . dwc.knaw.nl. Archivado del original el 15 de diciembre de 2024. Consultado el 22 de julio de 2015 .
  25. ↑ "Gustav Robert Kirchhoff" . www.orden-pourlemerite.de (en alemán) . Consultado el 20 de enero de 2026 .
  26. ^ 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 Bib : 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) 304: 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 del texto completo de HathiTrust 978-1-113-39933-5. 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]

Lecturas adicionales

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