Gustav Robert Kirchhoff era un fisico tedesco che ha contribuito alla comprensione fondamentale dei circuiti elettrici, della spettroscopia e dell'emissione di radiazioni di corpo nero da parte di oggetti riscaldati.
Ha coniato il termine radiazione di corpo nero nel 1862. Diversi insiemi di concetti sono chiamati "leggi di Kirchhoff" da lui, riguardanti argomenti diversi come la radiazione di corpo nero e la spettroscopia, i circuiti elettrici e la termochimia. Il Premio Bunsen–Kirchhoff per la spettroscopia è dedicato a lui e al suo collega, Robert Bunsen.
Vita e lavoro
Gustav Kirchhoff è nato il 12 marzo 1824 a Königsberg, Prussia, figlio di Friedrich Kirchhoff, un avvocato, e Johanna Henriette Wittke. La sua famiglia era luterana nella Chiesa evangelica della Prussia. Si è laureato presso l'Università Albertus di Königsberg nel 1847, dove ha frequentato il seminario matematico-fisico diretto da Carl Gustav Jacob Jacobi, Franz Ernst Neumann e Friedrich Julius Richelot. Nello stesso anno, si trasferì a Berlino, dove rimase fino a quando ricevette una cattedra a Breslavia. Più tardi, nel 1857, sposò Clara Richelot, figlia del suo professore di matematica Richelot. La coppia ebbe cinque figli. Clara morì nel 1869. Sposò Luise Brömmel nel 1872.
Kirchhoff formulò le sue leggi dei circuiti, che sono ormai onnipresenti nell'ingegneria elettrica, nel 1845, mentre era ancora uno studente. Ha completato questo studio come esercizio di seminario; in seguito divenne la sua dissertazione di dottorato. Fu chiamato all'Università di Heidelberg nel 1854, dove collaborò con Robert Bunsen in lavori spettroscopici. Nel 1857 calcolò che un segnale elettrico in un filo senza resistenza viaggia lungo il filo alla velocità della luce. Ha proposto la sua legge della radiazione termica nel 1859 e ha fornito una prova nel 1861. Insieme Kirchhoff e Bunsen hanno inventato lo spettroscopio, che Kirchhoff ha utilizzato per pionierare l'identificazione degli elementi nel Sole, mostrando nel 1859 che il Sole contiene sodio. Lui e Bunsen hanno scoperto il cesio e il rubidio nel 1861. A Heidelberg ha condotto un seminario matematico-fisico, modellato su quello di Neumann, con il matematico Leo Koenigsberger. Tra coloro che hanno frequentato questo seminario c'erano Arthur Schuster e Sofia Kovalevskaya.
Ha contribuito notevolmente al campo della spettroscopia formalizzando tre leggi che descrivono la composizione spettrale della luce emessa da oggetti incandescenti, sviluppando sostanzialmente le scoperte di David Alter e Anders Jonas Ångström vedi anche: analisi dello spettro. Nel 1862 gli fu assegnata la Medaglia Rumford per le sue ricerche sulle linee fisse dello spettro solare e sull'inversione delle linee luminose negli spettri della luce artificiale. Nel 1875 Kirchhoff accettò la prima cattedra dedicata specificamente alla fisica teorica a Berlino.
Ha anche contribuito all'ottica, risolvendo attentamente l'equazione d'onda per fornire una solida base al principio di Huygens e correggerlo nel processo.
Nel 1884 divenne membro straniero dell'Accademia reale olandese di arti e scienze.
Kirchhoff morì nel 1887 e fu sepolto nel cimitero St Matthäus Kirchhof a Schöneberg, Berlino, a pochi metri dalle tombe dei Fratelli Grimm. Leopold Kronecker è sepolto nello stesso cimitero.
Leggi dei circuiti di Kirchhoff
La prima legge di Kirchhoff è che la somma algebrica delle correnti in una rete di conduttori che si incontrano in un punto o nodo è zero. La seconda legge è che in un circuito chiuso, la somma diretta delle tensioni in un sistema chiuso è zero.
Tre leggi della spettroscopia di Kirchhoff
- Un solido, un liquido o un gas denso eccitato per emettere luce emetterà a tutte le lunghezze d'onda e quindi produrrà uno spettro continuo.
- Un gas a bassa densità eccitato per emettere luce lo farà a lunghezze d'onda specifiche e questo produce uno spettro di emissione. Vedi anche: spettro di emissione
- Se la luce che compone uno spettro continuo passa attraverso un gas freddo a bassa densità, il risultato sarà uno spettro di assorbimento.
Kirchhoff non sapeva dell'esistenza dei livelli di energia negli atomi. L'esistenza di linee spettrali discrete fu successivamente spiegata dal modello di Bohr dell'atomo, che aiutò a portare alla meccanica quantistica.
Legge della termochimia di Kirchhoff
Kirchhoff ha dimostrato nel 1858 che, nella termochimia, la variazione del calore di una reazione chimica è data dalla differenza nella capacità termica tra prodotti e reagenti:
L'integrazione di questa equazione consente la valutazione del calore di reazione a una temperatura da misurazioni a un'altra temperatura.
