Vida y obra de Gustav Kirchhoff, físico

Gustav Robert Kirchhoff (12 de marzo de 1824 -17 de octubre de 1887) fue un físico alemán. Es mejor conocido por desarrollar las leyes de Kirchhoff, que cuantifican la corriente y el voltaje en los circuitos eléctricos. Además de las leyes de Kirchhoff, Kirchhoff hizo una serie de otras contribuciones fundamentales a la física, incluido el trabajo en espectroscopía y radiación de cuerpo negro..

Datos rápidos: Gustav Kirchhoff

Nombre completo: Gustav Robert Kirchhoff
Ocupación: Físico
Conocido por: Desarrolló las leyes de Kirchhoff para circuitos eléctricos.
Nacido: 12 de marzo de 1824 en Königsberg, Prusia
Murió: 17 de octubre de 1887 en Berlín, Alemania
Nombre de los padres: Carl Friedrich Kirchhoff, Juliane Johanna Henriette von Wittke
Nombres de cónyuges: Clara Richelot (m. 1834-1869), Benovefa Karolina Sopie Luise Brömmel (m. 1872)

Primeros años y educación

Nacido en Königsberg, Prusia (ahora Kaliningrado, Rusia), Gustav Kirchhoff era el más joven de tres hijos. Sus padres fueron Carl Friedrich Kirchhoff, un asesor jurídico dedicado al estado prusiano, y Juliane Johanna Henriette von Wittke. Los padres de Kirchhoff alentaron a sus hijos a servir al estado prusiano lo mejor que pudieron. Kirchoff era un estudiante académicamente fuerte, por lo que planeaba convertirse en profesor universitario, lo que se consideraba un papel de funcionario público en Prusia en ese momento. Kirchhoff asistió a Kneiphofische High School con sus hermanos y recibió su diploma en 1842.

Después de graduarse de la escuela secundaria, Kirchhoff comenzó a estudiar en el departamento de Física y Matemáticas de la Universidad Albertus de Königsberg. Allí, Kirchhoff asistió a un seminario de matemática y física de 1843 a 1846 desarrollado por los matemáticos Franz Neumann y Carl Jacobi..

Neumann en particular tuvo un profundo impacto en Kirchhoff, y lo alentó a seguir la física matemática, un campo que se centra en el desarrollo de métodos matemáticos para problemas en física. Mientras estudiaba con Neumann, Kirchhoff publicó su primer artículo en 1845 a los 21 años.. Este documento contenía las dos leyes de Kirchhoff, que permiten el cálculo de la corriente y el voltaje en los circuitos eléctricos..

Leyes de Kirchhoff

Las leyes de Kirchhoff para la corriente y el voltaje son la base del análisis de los circuitos eléctricos, lo que permite la cuantificación de la corriente y el voltaje dentro del circuito. Kirchhoff derivó estas leyes al generalizar los resultados de la ley de Ohm, que establece que la corriente entre dos puntos es directamente proporcional al voltaje entre esos puntos e inversamente proporcional a la resistencia.

Primera ley de Kirchhoff dice que en una unión dada en un circuito, la corriente que entra en la unión debe ser igual a la suma de las corrientes que salen de la unión. Segunda ley de Kirchhoff dice que si hay un circuito cerrado en un circuito, la suma de las diferencias de voltaje dentro del circuito es igual a cero.

A través de su colaboración con Bunsen, Kirchhoff desarrolló tres leyes de Kirchhoff para espectroscopía:

Incandescentesólidos, líquidos o gases densos, que se iluminan después de calentarse, emiten un continuo espectro de luz: emiten luz en todas las longitudes de onda.
Un gas caliente de baja densidad produce un línea de emisión espectro: el gas emite luz a longitudes de onda específicas y discretas, que pueden verse como líneas brillantes en un espectro oscuro.
Un espectro continuo que atraviesa un gas más frío y de baja densidad produce un línea de absorción espectro: el gas absorbe luz a longitudes de onda específicas y discretas, que pueden verse como líneas oscuras en un espectro continuo.

Debido a que los átomos y las moléculas producen sus propios espectros únicos, estas leyes permiten la identificación de átomos y moléculas que se encuentran en el objeto en estudio..

Kirchhoff también realizó un trabajo importante en radiación térmica, y propuso la ley de radiación térmica de Kirchhoff en 1859. Esta ley establece que la emisividad (capacidad de emitir energía como radiación) y la absorbancia (capacidad de absorber radiación) de un objeto o superficie son iguales en cualquier longitud de onda y temperatura, si el objeto o la superficie está en equilibrio térmico estático.

Mientras estudiaba la radiación térmica, Kirchhoff también acuñó el término "cuerpo negro" para describir un objeto hipotético que absorbía toda la luz entrante y, por lo tanto, emitía toda esa luz cuando se mantenía a una temperatura constante para establecer el equilibrio térmico. En 1900, el físico Max Planck plantearía la hipótesis de que estos cuerpos negros absorbían y emitían energía en ciertos valores llamados "cuantos". Este descubrimiento serviría como una de las ideas clave para la mecánica cuántica..

Carrera académica

En 1847, Kirchhoff se graduó de la Universidad de Königsberg y se convirtió en profesor no remunerado en la Universidad de Berlín en Alemania en 1848. En 1850, se convirtió en profesor asociado en la Universidad de Breslau y en 1854 en profesor de física en la Universidad de Heidelberg. En Breslau, Kirchhoff se encontró con el químico alemán Robert Bunsen, de quien fue nombrado el mechero Bunsen, y fue Bunsen quien hizo los arreglos para que Kirchhoff viniera a la Universidad de Heidelberg..

En la década de 1860, Kirchhoff y Bunsen mostraron que cada elemento podía identificarse con un patrón espectral único, estableciendo que la espectroscopía podía usarse para analizar experimentalmente los elementos. La pareja descubriría los elementos cesio y rubidio mientras investigaba los elementos en el sol mediante espectroscopía..

Además de su trabajo en espectroscopía, Kirchhoff también estudiaría la radiación del cuerpo negro, acuñando el término en 1862. Su trabajo se considera fundamental para el desarrollo de la mecánica cuántica. En 1875, Kirchhoff se convirtió en presidente de física matemática en Berlín. Más tarde se retiró en 1886..

Vida posterior y legado

Kirchhoff murió el 17 de octubre de 1887 en Berlín, Alemania, a la edad de 63 años. Es recordado por sus contribuciones al campo de la física, así como por su influyente carrera docente. Sus leyes de Kirchhoff para circuitos eléctricos ahora se enseñan como parte de cursos introductorios de física sobre electromagnetismo..

Fuentes

Hockey, Thomas A., editor. La enciclopedia biográfica de los astrónomos. Springer, 2014.
Inan, Aziz S. "¿Qué tropezó Gustav Robert Kirchhoff con 150 años atrás?" Actas del Simposio internacional IEEE 2010 sobre circuitos y sistemas, pp. 73-76.
"Leyes de Kirchhoff". Universidad de Cornell, http://astrosun2.astro.cornell.edu/academics/courses/astro201/kirchhoff.htm.
Kurrer, Karl-Eugen. La historia de la teoría de las estructuras: del análisis de arcos a la mecánica computacional. Ernst y Sohn, 2008.
"Gustav Robert Kirchhoff". Expresiones moleculares: ciencia, óptica y usted, 2015, https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/kirchhoff.html.
O'Connor, J. J. y Robertson, E. F. "Gustav Robert Kirchhoff". Universidad de St. Andrews, Escocia, 2002.
Palma, Christopher. "Leyes y espectroscopía de Kirchoff". La universidad de estado de Pennsylvania, https://www.e-education.psu.edu/astro801/content/l3_p6.html.

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