GUSTAV KIRCHHOFF: BIOGRAFIJA, ZAKONI, PRISPEVKI, DELA - BIOGRAFIJE - 2026

Gustav Kirchhoff (1824-1887) je bil nemški fizik, rojen marca 1824 v takratni Vzhodni Prusiji. V svoji znanstveni karieri je pomembno prispeval na področjih, kot so elektrika, spektroskopija ali merjenje sevanja iz črnih teles.

Že od malih nog je Kirchhoffova družina spodbujala k temu, da se je posvetil univerzitetnemu poučevanju. Ker je v srednji šoli pokazal svoje dobre pogoje za matematiko, se je odločil za ta predmet, čeprav v fizikalno-matematični panogi. V Königbergu, kjer je študiral, je prišel v stik s pomembnimi znanstveniki, ki so vplivali na njegovo raziskovanje.

Gustav Kirchhoff - Vir: Smithsonian Libraries under Public Domain

Ker še ni končal univerzitetnega študija, je Kirchhoff predstavil nekaj svojih prvih del. Med najvidnejšima sta dva sklopa zakonov, ki nosita njegovo ime. Ena je namenjena toplotnemu sevanju, čeprav so bili najpomembnejši zakoni, povezani z elektrotehniko.

Kirchhoff je večino kariere preživel na univerzi v Heidelbergu, čeprav je prejel ponudbe drugih bolj priznanih središč. Šele v starosti in s precej negotovim zdravstvenim stanjem se je preselil v Berlin. Kljub temu je ostal aktiven do smrti, oktobra 1887.

Življenjepis

Gustav Robert Kirchhoff se je rodil v Königbergu (takrat prestolnici Vzhodne Prusije) 12. oktobra 1824. Takrat je bilo mesto znano po svoji intelektualni dejavnosti, do te mere, da so ga poimenovali "Mesto čistega razuma".

Njegova družina je pripadala lokalni eliti, saj je bil njegov oče odvetnik, znan po svoji predanosti pruski državi.

Gustavove visoke intelektualne sposobnosti so se začele kazati že od malih nog. Poleg tega je njegovo izobraževanje vodil njegov oče, ki je služil Prusiji.

Oba dejavnika sta povzročila, da so bili njegovi poklicni koraki usmerjeni v to, da je postal univerzitetni profesor, saj so bili takrat javni uslužbenci, kar se je ujemalo z očetovo željo, da bi svoje veščine dal v službo svoji državi.

Izobraževanje

Zavod Kneiphof je bil kraj, ki ga je izbrala njegova družina za mladega Gustava, ki je obiskoval srednjo šolo. V tem središču je začel kazati svoje dobre pogoje za matematiko, zaradi česar je svoj univerzitetni študij usmeril k temu predmetu.

Kirchhoff je vstopil v univerzitetni center v svojem rodnem kraju, univerzi Albertus. Ta institucija je bila znana po seminarju o matematični fiziki, ki sta ga ustanovila Franz Neumann (veljal za očeta teoretične fizike v državi) in Carl Gustav Jakob Jacobi (eden najimenitnejših matematikov tistega časa).

Prihodnji znanstvenik se je tega seminarja udeležil med letoma 1843 in 1846. Vendar pa ni mogel izkoristiti naukov Jacobija, ki je bil bolan, in zaradi tega je prav Neumman najbolj vplival na njegovo usposabljanje.

Neumann se je začel zanimati za električno indukcijo do tega datuma in je objavil svoja prva dva dela o indukciji leta 1845. To je povzročilo, da je Kirchhoff kot njegov učenec začel posvečati pozornost tudi temu. Poleg tega je pri Friedrichu Julesu Richelotu študiral tudi matematiko.

Prve publikacije

Že leta 1845, ko je še študiral, je Kirchhoff v krožni plošči predstavil delo o pretoku električne energije. Ta študija bi bila kasneje osnova njegove doktorske naloge.

Istega leta je kot referenco vzel teorijo, ki jo je predstavil drug fizik, Georg Simon Ohm, za oblikovanje tega, kar bi bilo znano kot Kirchhoffovi zakoni elektrotehnike.

Transfer v Berlin

Prva posledica objave Kirchhoffovih zakonov je bila, da je avtor prejel štipendijo za nadaljevanje šolanja v Parizu. Vendar pa so bile takrat razmere v Evropi zelo napete, zlasti med Prusijo in Francijo, ki bi se končno odpravila v vojno leta 1870.

Zaradi tega je Kirchhoff zavrnil možnost selitve v francosko prestolnico. Namesto tega se je naselil v Berlinu, kjer je na univerzi v tem mestu začel delati kot privatdozent (profesor, ki ni prejel nobene plače).

V času, v katerem je izvajal to dejavnost, znanstvenik ni prenehal objavljati rezultatov svojih raziskav. Med njimi je izpostavil svoj prispevek k teoriji električnih in elektrostatičnih tokov.

Njegov naslednji cilj je bil Breslau (danes ga imenujejo Wroclaw), kjer je bil imenovan za izrednega profesorja.

Univerza v Heidelbergu

Kirchhoffovo bivanje v Breslauu je trajalo eno leto, od 1851 do 1852. V tem času se je fizik sporočil z Robertom Bunsenom, znanim kemičem.

Bunsen je prepričal Kirchhoffa, da je zapustil mesto, da bi začel delati kot učitelj fizike v Heidelbergu. Sodelovanje med obema prijateljema je bilo zelo plodno in oba sta postala redna na srečanjih skupine znanstvenikov, ki jih je organiziral Hermann von Helmholtz.

Gustav Kirchhoff se je leta 1857 poročil s hčerko svojega nekdanjega učitelja matematike v Konigsbergu. Vendar je njegova žena Clara Richelot leta 1869 umrla in je znanstvenika pustila samega pri skrbi za pet otrok, ki jih imajo skupaj. Leta 1872 se je znanstvenik ponovno poročil, tokrat z Luise Brömmel.

Takrat se je Kirchhoffovo zdravje, ki je bilo vedno negotovo, poslabšalo, zato je bil prisiljen uporabljati invalidski voziček ali, če tega ni, kreteni.

Slava znanstvenika je naraščala in številne univerze so mu poslale ponudbe, naj se pridruži njihovemu osebju. Kirchhoff pa je raje ostal v Heidelbergu.

Nazaj v Berlin

Kirchhoffovo zdravstveno stanje je bilo vse slabše in slabše. Kmalu je začel težko izvajati potrebne poskuse za potrditev svojih preiskav. Kljub svoji želji, da ne bi zapustil Heidelberga, se je na koncu odločil sprejeti ponudbo univerze v Berlinu, da se zaposli v katedri fiziko-matematike.

Kirchhoff se je na novo delovno mesto pridružil leta 1875 in je poleg učnih nalog nadaljeval s teoretičnimi raziskavami. Rezultat je bil eden njegovih najbolj znanih razprav: Vorlesungen über mathematischen Physik, ki je izšel v štirih zvezkih, ko je že zapustil berlinsko profesorstvo.

V 63. letu starosti je 17. oktobra 1887 v Berlinu umrl Gustav Kirchhoff.

Kirchhoffovi zakoni

Kirchhoffovi zakoni so dve skupini zakonov o električnih tokokrogih in toplotni emisiji.

Oba zakona sta poimenovana po svojem avtorju, čeprav sta najbolj znani tisti, ki se nanašata na elektrotehniko.

Kirchhoffovi trije zakoni spektroskopije

Znanstvenik je razvil niz zakonov, s katerimi je opisal, kako se obnaša emisija svetlobe z žarečimi predmeti:

1- Vroči trden predmet proizvaja svetlobo v neprekinjenem spektru.

2 - Napetostni plin proizvaja svetlobo s spektralnimi črtami na diskretnih valovnih dolžinah, ki so odvisne od kemične sestave plina.

3- Trden predmet pri visoki temperaturi, obkrožen z obilnim plinom pri nižjih temperaturah, ustvarja svetlobo v neprekinjenem spektru z vrzeli pri diskretnih valovnih dolžinah, katerih položaji so odvisni od kemične sestave plina.

Pozneje so bili trije zakoni Kirchhoffove spektrografije osnova za nastanek kvantne mehanike.

Kirchhoffovi zakoni elektrotehnike

Kot rečeno, je bil nabor zakonov o elektriki, ki ga je oblikoval Kirchhoff, njegov najpomembnejši prispevek k znanosti. V ta namen se je oprl na prejšnje delo Georga Simona Ohma.

Ti zakoni so kmalu postali temeljna orodja za analizo vezij. Na zelo strnjen način njegova razširitev omogoča merjenje intenzitete toka in tudi potencialne razlike na določeni točki znotraj električnega tokokroga.

- Kirchhoffov prvi zakon ali zakon, ki ustreza vozliščem: "V katerem koli vozlišču je algebrska vsota električnih tokov, ki vstopajo, enaka vsoti tokov, ki zapustijo. Kot ekvivalent je algebrska vsota vseh tokov, ki gredo skozi vozlišče, enaka nič "

- Kirchhoffov drugi zakon ali zakon, ki ustreza očesom: „v zaprtem omrežju vezja je vsota nabora padcev napetosti v njegovih komponentah enaka vsoti dobavljenih napetosti in s tem algebrične vsote potencialne razlike v mreži so nič. "

Prispevki

Poleg zakonov, ki nosijo njegovo ime, je Kirchhoff veliko več prispeval k znanosti, tako praktični kot teoretični. Tako se je med drugim posvetil prizadevanjem za izboljšanje znanja o elektriki, teoriji plošč, optiki in spektroskopiji.

Prav tako je izvedel različne preiskave, kako poteka prevodnost toplote, in poskušal izmeriti spekter nebesnih teles, vključno s soncem in meglicami. Slednji mu je pomagal ustvariti prostorski atlas in prikazati razmerje med absorpcijo svetlobe in njeno oddajanjem.

Kirchhoffova difrakcijska formula

Kirchhof je uporabil teorijo difrakcije, ki jo je leta 1818 predstavil Fresnel, da je razvil formulo, ki opisuje, kako se obnašajo svetlobni valovi, ko prehajajo skozi majhno odprtino.

Spektrograf in nove tehnike spektrografske analize

Kot rečeno, je bilo sodelovanje med Gustavom Kirchhoffom in Robertom Bunsenom med njunim bivanjem na univerzi v Heidelbergu zelo uspešno. Oba znanstvenika sta preizkusila pionirske tehnike za spektrografsko analizo. To jim je v praksi omogočilo, da so odkrili dva nova kemična elementa: rubidij in cezij.

Za izvedbo teh odkritij sta morala oba raziskovalca narediti nov instrument: sodobni spektrograf. Projecira plamen na dno lestvice različnih valovnih dolžin. Tako so lahko našli spektralne črte, ki se pojavijo, ko se svetloba razbije v njen spekter.

Spektralna sestava Sonca

Druga od Kirchhoffovih raziskav je bila poskus izmeriti spektralno sestavo naše zvezde, Sonca.

Ta raziskava mu je omogočila, da je ugotovil, da ko svetloba prehaja skozi katero koli vrsto plina, absorbira njene valovne dolžine, tako kot bi se prej ogrevala. To lastnost so krstili Fraunhoferjeve linije.

Kirchhoff je uporabil pridobljeno znanje kot razlago temnih linij, ki so prisotne v sončnem spektru in se intenzivirajo, ko sončna svetloba prehaja skozi plamen. Rezultat te raziskave je bil razglasitev Kirchhoff-Clausius zakona o emisijah in je bil začetek nove stopnje na področju astronomije.

Znanstvenik je s pomočjo pridobljenih rezultatov leta 1861 določil prisotnost elementov, kot so magnezij, cink, natrij ali baker na Soncu, kot se pojavljajo v Zemljini skorji.

Na koncu so mu te študije pomagale sestaviti zemljevid sončnega spektra. Zemljevid, natisnjen v štirih barvah, je naročila berlinska akademija znanosti.

Deformacija elastične plošče

Znanstvenik je del svojega časa porabil tudi za reševanje nekaterih problemov, povezanih z elastičnimi ploščami in njihovo deformacijo.

Prvo teorijo o tej temi sta objavila Sophie Germain in Siméon Denis Poisson, pozneje pa jo je izpopolnil Claude-Louis Navier. Kirchhoffova naloga, ki je uporabila diferencialno računanje, je bila odgovoriti na vprašanja, ki so še vedno ostala nerešena.

Dela in publikacije

Gustav Kirchhoff je bil sam ali v sodelovanju z drugimi kolegi avtor več znanstvenih del.

Med najpomembnejše spadajo tisti, ki so namenjeni kemičnim elementom in njihovim spektrom, Untersuchungen über das Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elementen (1861-1863); njegovi štirje zvezki o matematični fiziki, Vorlesungen über mathematischen Physik (1876-1894) in Gesammelte Abhandlungen.

Nagrade in priznanja

Prispevke Gustava Kirchhoffa k znanosti je prepoznalo veliko število institucij njegovega časa. Med tistimi, ki so ga naredili za člana, so bili Kraljevsko društvo, Ameriška akademija znanosti in umetnosti, Ruska akademija znanosti in Pruska akademija znanosti.

Poleg tega je znanstvenik kot priznanje za svoje delo prejel tudi naslednja priznanja in nagrade.

- red za zasluge znanosti in umetnosti.

- Rumfordova medalja.

- Bavarski red Maksimilijana za znanost in umetnost.

- medaljo Matteucci.

- Davyjeva medalja.

Po smrti je prejel tudi Jansenovo medaljo, z njegovim priimkom pa so krstili lunarni krater in asteroid.

Reference

1. Biografije in življenja. Gustav Kirchhoff. Pridobljeno iz biografiasyvidas.com
2. McAllister, Willy. Kirchhoffovi zakoni. Pridobljeno z es.khanacademy.org
3. EcuRed. Gustav Kirchhoff. Pridobljeno iz eured.cu
4. Uredniki Encyclopeedia Britannica. Gustav Kirchhoff. Pridobljeno iz britannica.com
5. Znani znanstveniki. Gustav Kirchhoff. Pridobljeno s famousscientists.org
6. Nova svetovna enciklopedija. Gustav Kirchhoff. Pridobljeno z newworldencyclopedia.org
7. Znanstvenozgodovinski inštitut. Robert Bunsen in Gustav Kirchhoff. Pridobljeno z sciencehistory.org
8. Robertson, EF; O'Connor, JJ Gustav Robert Kirchhoff. Pridobljeno iz groups.dcs.st-and.ac.uk