Gustav Robert Kirchhoff foi um físico alemão que contribuiu para a compreensão fundamental dos circuitos elétricos, espectroscopia e a emissão de radiação do corpo negro por objetos aquecidos.
Ele cunhou o termo radiação do corpo negro em 1862. Vários conjuntos diferentes de conceitos são denominados "leis de Kirchhoff" em sua homenagem, abrangendo assuntos tão diversos quanto radiação do corpo negro e espectroscopia, circuitos elétricos e termoquímica. O Prêmio Bunsen–Kirchhoff de espectroscopia é nomeado em sua homenagem 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 da Igreja Evangélica da Prússia. Ele se formou na Universidade Albertus de Königsberg em 1847, onde frequentou o seminário matemático-físico dirigido por Carl Gustav Jacob Jacobi, Franz Ernst Neumann e Friedrich Julius Richelot. No mesmo ano, mudou-se para Berlin, onde permaneceu até receber um cargo de professor em Breslau. Mais tarde, em 1857, casou-se com Clara Richelot, filha de seu professor de matemática Richelot. O casal tinha cinco filhos. Clara morreu em 1869. Ele casou-se com Luise Brömmel em 1872.
Kirchhoff formulou suas leis de circuito, que agora são onipresentes na engenharia elétrica, em 1845, ainda sendo estudante. Ele completou este estudo como um exercício de seminário; mais tarde tornou-se sua dissertação de doutorado. Ele foi convocado para a Universidade de Heidelberg em 1854, onde colaborou em trabalho espectroscópico com Robert Bunsen. Em 1857 calculou que um sinal elétrico em um fio sem resistência viaja ao longo do fio na velocidade da luz. Ele propôs sua lei da radiação térmica em 1859 e forneceu uma prova em 1861. Juntos, Kirchhoff e Bunsen inventaram o espectroscópio, que Kirchhoff usou para pioneiramente identificar os elementos no Sol, mostrando em 1859 que o Sol contém sódio. Ele e Bunsen descobriram o césio e o rubídio em 1861. Em Heidelberg, dirigiu um seminário matemático-físico, modelado no de Neumann, com o matemático Leo Koenigsberger. Entre os que frequentaram este 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, desenvolvendo substancialmente as descobertas de David Alter e Anders Jonas Ångström veja também: análise espectral. Em 1862 foi agraciado com a Medalha Rumford por suas pesquisas sobre as linhas fixas do espectro solar e pela inversão das linhas brilhantes nos espectros da luz artificial. Em 1875 Kirchhoff aceitou a primeira cátedra dedicada especificamente à física teórica em Berlin.
Ele também contribuiu para a óptica, resolvendo cuidadosamente a equação de onda para fornecer uma base sólida para o princípio de Huygens e corrigi-lo no processo.
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, Berlin, a poucos metros dos túmulos dos Irmãos Grimm. Leopold Kronecker está enterrado no mesmo cemitério.
Leis de circuito de Kirchhoff
A primeira lei de Kirchhoff é que a soma algébrica de 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, a soma direcionada das tensões em um sistema fechado é zero.
Três leis de Kirchhoff da espectroscopia
- Um sólido, líquido ou gás denso excitado para emitir luz irradiará em todos os comprimentos de onda e, portanto, produzirá um espectro contínuo.
- Um gás de baixa densidade excitado para emitir luz o fará em comprimentos de onda específicos e isso produz um espectro de emissão. Veja também: espectro de emissão
- Se a luz que compõe um espectro contínuo passar através de um gás frio de baixa densidade, o resultado será um espectro de absorção.
Kirchhoff não sabia sobre a existência de níveis de energia nos átomos. A existência de linhas espectrais discretas foi posteriormente explicada pelo modelo de Bohr do átomo, que ajudou a levar à mecânica quântica.
Lei de termoquímica de Kirchhoff
Kirchhoff mostrou em 1858 que, em termoquímica, a variação do calor de uma reação química é dada pela diferença na capacidade de calor entre produtos e reagentes:
A integração desta equação permite avaliar o calor da reação em uma temperatura a partir de medições em outra temperatura.
