Gustav Robert Kirchhoff fue un físico alemán que contribuyó a la comprensión fundamental de circuitos eléctricos, espectroscopia y la emisión de radiación de cuerpo negro por objetos calentados.
Acuñó el término radiación de cuerpo negro en 1862. Varios conjuntos diferentes de conceptos se denominan "leyes de Kirchhoff" en su honor, concernientes a temas tan diversos como la radiación de cuerpo negro y la espectroscopia, circuitos eléctricos y termoquímica. El Premio Bunsen–Kirchhoff para la espectroscopia lleva su nombre y el de su colega, Robert Bunsen.
Vida y trabajo
Gustav Kirchhoff nació el 12 de marzo de 1824 en Königsberg, Prusia, hijo de Friedrich Kirchhoff, abogado, y Johanna Henriette Wittke. Su familia eran luteranos de la Iglesia Evangélica de Prusia. Se graduó de la Universidad Albertus de Königsberg en 1847 donde asistió al seminario matemático-físico dirigido por Carl Gustav Jacob Jacobi, Franz Ernst Neumann y Friedrich Julius Richelot. En el mismo año, se mudó a Berlin, donde se quedó hasta que recibió una cátedra en Breslau. Más tarde, en 1857, se casó con Clara Richelot, hija de su profesor de matemáticas Richelot. La pareja tuvo cinco hijos. Clara murió en 1869. Se casó con Luise Brömmel en 1872.
Kirchhoff formuló sus leyes de circuitos, que ahora son omnipresentes en la ingeniería eléctrica, en 1845, siendo aún estudiante. Completó este estudio como un ejercicio de seminario; posteriormente se convirtió en su tesis doctoral. Fue llamado a la Universidad de Heidelberg en 1854, donde colaboró en trabajos espectroscópicos con Robert Bunsen. En 1857 calculó que una señal eléctrica en un cable sin resistencia viaja a lo largo del cable a la velocidad de la luz. Propuso su ley de radiación térmica en 1859, y dio una prueba en 1861. Juntos Kirchhoff y Bunsen inventaron el espectroscopio, que Kirchhoff utilizó para pionerizar la identificación de elementos en el Sol, demostrando en 1859 que el Sol contiene sodio. Él y Bunsen descubrieron cesio y rubidio en 1861. En Heidelberg dirigió un seminario matemático-físico, modelado según el de Neumann, con el matemático Leo Koenigsberger. Entre los que asistieron a este seminario se encontraban Arthur Schuster y Sofia Kovalevskaya.
Contribuyó enormemente al campo de la espectroscopia formalizando tres leyes que describen la composición espectral de la luz emitida por objetos incandescentes, construyendo sustancialmente sobre los descubrimientos de David Alter y Anders Jonas Ångström véase también: análisis espectral. En 1862 fue galardonado con 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 la luz artificial. En 1875 Kirchhoff aceptó la primera cátedra dedicada específicamente a física teórica en Berlin.
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.
En 1884 se convirtió en miembro extranjero de la Academia Real de las Artes y las Ciencias de los Países Bajos.
Kirchhoff murió en 1887, y fue enterrado en el Cementerio St Matthäus Kirchhof en Schöneberg, Berlin a pocos metros de las tumbas de los Hermanos Grimm. Leopold Kronecker está enterrado en el mismo cementerio.
Leyes de circuitos de Kirchhoff
La primera ley de Kirchhoff es que la suma algebraica de corrientes en una red de conductores que se encuentran en un punto o nodo es cero. La segunda ley es que en un circuito cerrado, la suma dirigida de los voltajes en un sistema cerrado es cero.
Las tres leyes de espectroscopia de Kirchhoff
- Un sólido, líquido, o gas denso excitado para emitir luz radiará en todas las longitudes de onda y por lo tanto producirá un espectro continuo.
- Un gas de baja densidad excitado para emitir luz lo hará en longitudes de onda específicas y esto produce un espectro de emisión. Véase también: espectro de emisión
- Si la luz que compone un espectro continuo pasa a través de un gas frío de baja densidad, el resultado será un espectro de absorción.
Kirchhoff no sabía sobre la existencia de niveles de energía en átomos. La existencia de líneas espectrales discretas fue explicada más tarde por el modelo de Bohr del átomo, que ayudó a llevar a la mecánica cuántica.
Ley de termoquímica de Kirchhoff
Kirchhoff demostró en 1858 que, en termoquímica, la variación del calor de una reacción química está dada por la diferencia en capacidad calorífica entre productos y reactivos:
La integración de esta ecuación permite la evaluación del calor de reacción a una temperatura a partir de mediciones a otra temperatura.
