Gustav Kirchhoff

Gustav Robert Kirchhoff (Alemão: [ˈkɪʁçhɔf]; 12 de março de 1824 – 17 de outubro de 1887) foi um físico alemão que contribuiu para a compreensão fundamental de circuitos elétricos, espectroscopia e emissão de radiação de corpo negro por objetos aquecidos.

Ele cunhou o termo radiação de corpo negro em 1862. Vários conjuntos diferentes de conceitos são chamados de "leis de Kirchhoff" depois dele, sobre assuntos tão diversos como radiação de corpo negro e espectroscopia, circuitos elétricos e termoquímica. O Prêmio Bunsen-Kirchhoff para espectroscopia leva o nome dele e de seu colega, Robert Bunsen.

Vida e trabalho

Gustav Kirchhoff nasceu em 12 de março de 1824 em Königsberg, Prússia, filho de Friedrich Kirchhoff, advogado, e Johanna Henriette Wittke. Sua família era luterana na Igreja Evangélica da Prússia. Ele se formou na Universidade Albertus de Königsberg em 1847, onde participou do seminário matemático-físico dirigido por Carl Gustav Jacob Jacobi, Franz Ernst Neumann e Friedrich Julius Richelot. No mesmo ano, mudou-se para Berlim, onde permaneceu até receber a cátedra em Breslau. Mais tarde, em 1857, casou-se com Clara Richelot, filha de seu professor de matemática Richelot. O casal teve cinco filhos. Clara morreu em 1869. Casou-se com Luise Brömmel em 1872.

Kirchhoff (à esquerda) e Robert Bunsen, C.1850

Kirchhoff formulou suas leis de circuito, que agora são onipresentes na engenharia elétrica, em 1845, quando ainda era estudante. Ele completou este estudo como um exercício de seminário; mais tarde se tornou sua dissertação de doutorado. Ele foi chamado para a Universidade de Heidelberg em 1854, onde colaborou em trabalhos espectroscópicos com Robert Bunsen. Em 1857, ele calculou que um sinal elétrico em um fio sem resistência viaja ao longo do fio na velocidade da luz. Ele propôs sua lei de radiação térmica em 1859 e deu uma prova em 1861. Juntos, Kirchhoff e Bunsen inventaram o espectroscópio, que Kirchhoff usou para ser o pioneiro na identificação dos elementos do Sol, mostrando em 1859 que o Sol contém sódio. Ele e Bunsen descobriram o césio e o rubídio em 1861. Em Heidelberg, ele dirigiu um seminário matemático-físico, modelado no de Franz Ernst Neumann, com o matemático Leo Koenigsberger. Entre os participantes deste seminário estavam Arthur Schuster e Sofia Kovalevskaya.

Ele contribuiu muito para o campo da espectroscopia ao formalizar três leis que descrevem a composição espectral da luz emitida por objetos incandescentes, baseando-se substancialmente nas descobertas de David Alter e Anders Jonas Ångström. Em 1862, recebeu a Medalha Rumford por suas pesquisas sobre as linhas fixas do espectro solar e sobre a inversão das linhas brilhantes no espectro da luz artificial. Em 1875, Kirchhoff aceitou a primeira cadeira dedicada especificamente à física teórica em Berlim.

Ele também contribuiu para a óptica, resolvendo cuidadosamente a equação de onda para fornecer uma base sólida para a tecnologia da Huygens. princípio (e corrigi-lo no processo).

Em 1864, foi eleito membro da American Philosophical Society.

Em 1884, tornou-se membro estrangeiro da Real Academia Holandesa de Artes e Ciências.

Kirchhoff morreu em 1887 e foi enterrado no Cemitério St Matthäus Kirchhof em Schöneberg, Berlim (a poucos metros dos túmulos dos Irmãos Grimm). Leopold Kronecker está enterrado no mesmo cemitério.

Leis do circuito de Kirchhoff

A primeira lei de Kirchhoff é que a soma algébrica das correntes em uma rede de condutores que se encontram em um ponto (ou nó) é zero. A segunda lei é que, em um circuito fechado, as somas direcionadas das tensões no sistema são zero.

As três leis de espectroscopia de Kirchhoff

Representação visual das leis de Kirchhoff de espectroscopia

1. Um gás sólido, líquido ou denso excitado para emitir luz irradiará em todos os comprimentos de onda e, portanto, produzirá um espectro contínuo.
2. Um gás de baixa densidade animado para emitir luz vai fazê-lo em comprimentos de onda específicos, e isso produz um espectro de emissão.
3. Se a luz que compõe um espectro contínuo passa por um gás fresco e de baixa densidade, o resultado será um espectro de absorção.

Kirchhoff não sabia da existência de níveis de energia nos átomos. A existência de linhas espectrais discretas era conhecida desde que Fraunhofer as descobriu em 1814. E o fato de as linhas formarem um padrão matemático discreto foi descrito por Johann Balmer em 1885. Joseph Larmor explicou a divisão das linhas espectrais em um campo magnético conhecido como Efeito Zeeman pela oscilação dos elétrons. Mas essas linhas espectrais discretas não foram explicadas como transições de elétrons até o modelo de Bohr do átomo em 1913, que ajudou a levar à mecânica quântica.

Lei de Kirchhoff da radiação térmica

Foi a lei de Kirchhoff da radiação térmica na qual ele propôs uma lei universal desconhecida para a radiação que levou Max Planck à descoberta do quantum de ação levando à mecânica quântica.

Lei de Kirchhoff da termoquímica

Kirchhoff mostrou em 1858 que, em termoquímica, a variação do calor de uma reação química é dada pela diferença de capacidade calorífica entre produtos e reagentes:

(∂ ∂ ? ? H. H. H.∂ ∂ T)p= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =? ? Cp{displaystyle left({frac {partial) Delta H}{partial T}}right) Delta C_{p}}.

A integração desta equação permite a avaliação do calor de reação em uma temperatura a partir de medições em outra temperatura.

Funciona

• Gesammelte Abhandlungen (em alemão). Leipzig: Johann Ambrosius Barth. 1882.
• Vorlesungen über Electricität und Magnetismus (em alemão). Leipzig: Benedictus Gotthelf Teubner. 1891.
• Informação relacionada Physik4 vols., B. G. Teubner, Leipzig 1876-1894.
  • Vol. 1: Mechanik. 1. Auflage, B. G. Teubner, Leipzig 1876 (online).
  • Vol. 2: Otimização de produtos. B. G. Teubner, Leipzig 1891 (Herausgeben von Kurt Hensel, online).
  • Vol. 3: Elétrico e Magnetismo. B. G. Teubner, Leipzig 1891 (Herausgeben von Max Planck, online).
  • Vol. 4: Theorie der Wärme. B. G. Teubner, Leipzig 1894, Herausgeben von Max Planck