GUSTAV KIRCHHOFF: BIOGRAFIE, ZÁKONY, PŘÍSPĚVKY, PRÁCE - ŽIVOTOPISY - 2025

Gustav Kirchhoff (1824-1887) byl německý fyzik narozený v březnu 1824 v tehdejším východním Prusku. Během své vědecké kariéry významně přispíval v oblastech, jako je elektřina, spektroskopie nebo měření záření z černých těl.

Od velmi mladého věku byl Kirchhoff svou rodinou povzbuzován, aby se věnoval univerzitnímu vyučování. Protože na střední škole ukázal dobré podmínky pro matematiku, rozhodl se pro tento předmět zvolit, i když ve fyzicko-matematické větvi. V Königbergu, kde studoval, se dostal do kontaktu s významnými vědci, kteří ovlivnili jeho výzkum.

Gustav Kirchhoff - zdroj: Smithsonian knihovny pod Public Domain

Kirchhoff představil některé ze svých prvních děl, aniž by ještě ukončil vysokoškolské studium. Mezi nejvýznamnější patří dva soubory zákonů, které nesou jeho jméno. Jeden je věnován tepelnému záření, ačkoli nejdůležitější byly zákony týkající se elektrotechniky.

Kirchhoff strávil většinu své kariéry na univerzitě v Heidelbergu, navzdory přijímání nabídek od dalších známých center. Do Berlína se přestěhoval teprve ve svém stáří as poměrně nejistým zdravotním stavem. Přes toto, on zůstal aktivní až do doby jeho smrti, v říjnu 1887.

Životopis

Gustav Robert Kirchhoff se narodil 12. října 1824 v Königbergu (tehdejším hlavním městě východního Pruska). V té době bylo město známé svou intelektuální činností do té míry, že bylo přezdíváno „Město čistého rozumu“.

Jeho rodina patřila k místní elitě, protože jeho otec byl právník známý pro svou oddanost pruskému státu.

Gustavovy vysoké intelektuální schopnosti se začaly projevovat již od velmi mladého věku. Kromě toho, jeho vzdělání bylo řízeno jeho otcem, který měl povinnost sloužit Prusku.

Oba faktory způsobily, že se jeho profesní kroky zaměřily na to, aby se stal univerzitním profesorem, protože v té době se jednalo o státní úředníky, což se časově shodovalo s touhou jeho otce, aby dal své dovednosti do služby své zemi.

Vzdělávání

Kneiphofův institut byl místem, které si rodina vybrala pro mladého Gustava, který měl navštěvovat střední školu. V tomto centru začal ukazovat své dobré podmínky pro matematiku, což ho vedlo k tomu, aby své univerzitní studium zaměřil na tento předmět.

Kirchhoff vstoupil do univerzitního centra ve svém rodném městě, Albertus University. Tato instituce byla známá pro seminář o matematické fyzice zřízený Franzem Neumannem (považovaným za otce teoretické fyziky v zemi) a Carlem Gustavem Jakobem Jacobim (jedním z nejvýznamnějších matematiků té doby).

Budoucí vědec se tohoto semináře zúčastnil v letech 1843 až 1846. Nemohl však využít učení Jacobiho, který byl nemocný, az tohoto důvodu měl na jeho výcvik největší vliv Neumman.

Neumann se do tohoto data začal zajímat o elektrickou indukci a jeho první dvě práce o indukci publikoval v roce 1845. To způsobilo, že Kirchhoff jako jeho žák začal také věnovat pozornost tomuto tématu. Kromě toho také studoval matematiku u Friedricha Julesa Richelota.

První publikace

Již v roce 1845, když ještě studoval, představil Kirchhoff práci na toku elektřiny v kruhové desce. Tato studie by později byla základem jeho disertační práce.

Téhož roku vzal za odkaz teorii předloženou jiným fyzikem Georgem Simonem Ohmem k formulaci toho, co by bylo známé jako Kirchhoffovy zákony elektrotechniky.

Převod do Berlína

Prvním důsledkem publikace Kirchhoffových zákonů bylo, že autor obdržel stipendium, aby mohl pokračovat v tréninku v Paříži. Situace v Evropě však byla v té době velmi napjatá, zejména mezi Pruskem a Francií, které by nakonec vyústilo ve válku v roce 1870.

Z tohoto důvodu Kirchhoff odmítl možnost přechodu do francouzského hlavního města. Místo toho se usadil v Berlíně, kde začal pracovat jako Privatdozent (profesor, který neobdržel žádný plat) na univerzitě v tomto městě.

V době, kdy tuto činnost vykonával, vědec nepřestal zveřejňovat výsledky svého výzkumu. Mezi nimi zdůraznil svůj příspěvek k teorii elektrických a elektrostatických proudů.

Jeho dalším cílem byl Breslau (dnes nazývaný Wroclaw), kde byl jmenován profesorem výjimečným.

Univerzita Heidelberg

Kirchhoffův pobyt v Breslau trval rok, od 1851 do 1852. Během této doby se fyzik přátelil s Robertem Bunsenem, známým chemikem.

Byl to Bunsen, kdo přesvědčil Kirchhoffa, aby opustil město a začal pracovat jako učitel fyziky v Heidelbergu. Spolupráce mezi těmito dvěma přáteli byla velmi plodná a oba se stali pravidelnými na setkáních vedených skupinou vědců organizovaných Hermannem von Helmholtzem.

Gustav Kirchhoff se oženil v roce 1857 s dcerou svého bývalého učitele matematiky v Konigsbergu. Jeho manželka Clara Richelotová však zemřela v roce 1869 a vědce nechala o samotě v péči o pět dětí, které měly společné. V roce 1872 se vědec znovu oženil, tentokrát s Luise Brömmel.

V té době se Kirchhoffovo zdraví, které bylo vždy nejisté, zhoršilo a byl nucen používat invalidní vozík, nebo, pokud to není možné, berle.

Sláva vědce rostla a četné univerzity mu posílaly nabídky, aby se připojily ke svým zaměstnancům. Kirchhoff však raději zůstal v Heidelbergu.

Zpátky do Berlína

Kirchhoffův zdravotní stav se zhoršoval a zhoršoval. Brzy začal mít potíže s prováděním nezbytných experimentů, aby potvrdil své vyšetřování. Přes jeho touhu neopustit Heidelberg, nakonec on rozhodl se přijmout nabídku od University Berlína obsadit předsedu fyziky-matematika.

Kirchhoff nastoupil do své nové funkce v roce 1875 a kromě vyučovacích povinností pokračoval v provádění teoretického výzkumu. Výsledkem bylo jedno z jeho nejznámějších pojednání: Vorlesungen über Mathatischen Physik, publikovaný ve čtyřech svazcích, když už opustil berlínskou profesuru.

Ve věku 63 let zemřel Gustav Kirchhoff v Berlíně 17. října 1887.

Kirchhoffovy zákony

Kirchhoffovy zákony jsou dvě skupiny zákonů o elektrických obvodech a tepelné emisi.

Obě sady zákonů jsou pojmenovány po jejich autorovi, i když nejznámější jsou zákony týkající se elektrotechniky.

Kirchhoffovy tři zákony spektroskopie

Vědec vyvinul soubor zákonů, které popisují, jak se chová emise světla pomocí žhavých předmětů:

1 - Horký pevný předmět vytváří světlo v nepřetržitém spektru.

2- Jemný plyn produkuje světlo se spektrálními čarami na diskrétních vlnových délkách, které závisí na chemickém složení plynu.

3 - Pevný předmět při vysoké teplotě obklopený jemným plynem při nižších teplotách vytváří světlo v nepřetržitém spektru s mezerami na diskrétních vlnových délkách, jejichž pozice závisí na chemickém složení plynu.

Tři zákony Kirchhoffovy spektrografie byly později základem pro vznik kvantové mechaniky.

Kirchhoffovy zákony elektrotechniky

Jak bylo uvedeno, soubor zákonů o elektřině formulovaný Kirchhoffem byl jeho nejdůležitějším příspěvkem pro vědu. Aby toho dosáhl, čerpal z předchozí práce Georga Simona Ohma.

Tyto zákony se brzy staly základními nástroji pro analýzu obvodů. Jeho shrnutí velmi stručně umožňuje měřit intenzitu proudu a také potenciální rozdíl v určitém bodě elektrického obvodu.

- Kirchhoffův první zákon nebo zákon odpovídající uzlům: „V každém uzlu je algebraický součet elektrických proudů, které vstupují, roven součtu proudů, které opouštějí. Jako ekvivalent je algebraický součet všech proudů, které prochází uzlem, roven nule. "

- Kirchhoffův druhý zákon nebo zákon odpovídající okům: „v uzavřeném obvodu sítě je součet sady poklesů napětí v jeho složkách roven součtu dodávaných napětí, a tedy algebraické součtu potenciální rozdíly v síti jsou nulové. "

Příspěvky

Kromě zákonů, které nesou jeho jméno, Kirchhoff dělal mnoho více příspěvků k vědě, oba praktický a teoretický. Proto se mimo jiné zaměřil na zdokonalování znalostí o elektřině, teorii desek, optice a spektroskopii.

Rovněž provedl různá vyšetřování, jak dochází k vedení tepla, a pokusil se změřit spektrum nebeských těles, včetně slunce a mlhovin. Ten mu pomohl vytvořit prostorový atlas a prokázat vztah mezi absorpcí světla a jeho emisemi.

Kirchhoffova difrakční rovnice

Kirchhof použil difrakční teorii předloženou Fresnelem v roce 1818 k vývoji vzorce, který popisuje, jak se světelné vlny chovají, když procházejí malým otvorem.

Spektrograf a nové techniky spektrografické analýzy

Jak bylo uvedeno, spolupráce mezi Gustavem Kirchhoffem a Robertem Bunsenem během jejich pobytu na univerzitě v Heidelbergu byla velmi plodná. Oba vědci vyzkoušeli průkopnické techniky pro spektrografickou analýzu. V praxi jim to umožnilo objevit dva nové chemické prvky: rubidium a cesium.

Aby tyto objevy dokázali, museli oba vědci vytvořit nový nástroj: moderní spektrograf. Promítá plamen na dno stupnice různých vlnových délek. Dokázali tak najít spektrální čáry, které se objevují, když se světlo rozpadne do svého spektra.

Spektrální složení Slunce

Dalším Kirchhoffovým vyšetřováním bylo pokusit se změřit spektrální složení naší hvězdy, Slunce.

Tento výzkum mu umožnil zjistit, že když světlo prochází jakýmkoli druhem plynu, absorbuje jeho vlnové délky, stejně jako by tomu bylo v případě, že by byl dříve zahříván. Tato vlastnost byla pokřtěna Fraunhoferovými liniemi.

Kirchhoff využil získané znalosti jako vysvětlení temných linií přítomných ve slunečním spektru, které se zesilují, když sluneční světlo prochází plamenem. Výsledkem tohoto výzkumu bylo vyhlášení Kirchhoff-Clausiusova emisního zákona a byl to začátek nové etapy na poli astronomie.

Vědec použil výsledky získané k určení, v roce 1861, přítomnosti na slunci prvků, jako je hořčík, zinek, sodík nebo měď, jak se vyskytuje v zemské kůře.

Tyto studie mu nakonec pomohly vytvořit mapu slunečního spektra. Mapa, vytištěná čtyřbarevně, byla zadána Berlínskou akademií věd.

Elastická deformace desky

Vědec také strávil část svého času řešením některých problémů týkajících se elastických desek a jejich deformace.

První teorii o tomto tématu publikovali Sophie Germain a Siméon Denis Poisson a později ji zdokonalil Claude-Louis Navier. Kirchhoffova práce, která použila diferenciální počet, měla odpovědět na otázky, které dosud nebyly vyřešeny.

Práce a publikace

Gustav Kirchhoff byl autorem samostatných nebo ve spolupráci s dalšími kolegy několika vědeckých prací.

K nejdůležitějším patří chemické látky a jejich spektra, Untersuchungen über das Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elementen (1861-1863); jeho čtyři svazky o matematické fyzice, Vorlesungen über Mathatischen Physik (1876-1894) a Gesammelte Abhandlungen.

Ocenění a vyznamenání

Příspěvky Gustava Kirchhoffa k vědě byly uznány velkým počtem institucí své doby. Mezi členy, kteří jej jmenovali členem, byli Královská společnost, Americká akademie umění a věd, Ruská akademie věd a Pruská akademie věd.

Kromě toho vědec také získal následující ocenění a ceny za uznání své práce.

- Řád za zásluhy o vědy a umění.

- Rumfordská medaile.

- Bavorský řád Maximiliána pro vědu a umění.

- medaile Matteucci.

- Medaile Davy.

Po jeho smrti obdržel také Jansenovu medaili a lunární kráter a asteroid byli pokřtěni jeho příjmením.

Reference

1. Životopisy a životy. Gustav Kirchhoff. Získáno z biografiasyvidas.com
2. McAllister, Willy. Kirchhoffovy zákony. Obnoveno z es.khanacademy.org
3. EcuRed. Gustav Kirchhoff. Získáno z ecured.cu
4. Editors of Encyclopaedia Britannica. Gustav Kirchhoff. Citováno z britannica.com
5. Slavní vědci. Gustav Kirchhoff. Citováno z slavscientists.org
6. Nová světová encyklopedie. Gustav Kirchhoff. Citováno z newworldencyclopedia.org
7. Ústav dějin vědy. Robert Bunsen a Gustav Kirchhoff. Citováno z Sciencehistory.org
8. Robertson, EF; O'Connor, JJ Gustav Robert Kirchhoff. Citováno z groups.dcs.st-and.ac.uk