Gustav Kirchhoff Biografia, Leis, Contribuições, obras

Gustav Kirchhoff (1824-1887) foi um físico alemão nascido em março de 1824 no então Prússia Oriental. Durante sua carreira científica, ele fez contribuições importantes em áreas como eletricidade, espectroscopia ou medição de corpos negros.

Desde tenra idade, Kirchhoff foi incentivado por sua família a se dedicar à educação universitária. Desde que no ensino médio ele mostrou suas boas condições para a matemática, ele decidiu optar por esse assunto, embora no ramo físico-matemático. Em Königberg, onde ele fez a corrida, entrou em contato com cientistas importantes que influenciaram sua pesquisa.

Gustav Kirchhoff - Fonte: Bibliotecas Smithsonian em domínio público

Sem ter terminado seus estudos universitários, Kirchhoff apresentou alguns de seus primeiros trabalhos. Entre os mais destacados estão os dois conjuntos de leis que levam seu nome. Um é dedicado à radiação térmica, embora os mais importantes tenham sido as leis relacionadas à engenharia elétrica.

Kirchhoff passou a maior parte de sua carreira na Universidade Heidelberg, apesar de receber ofertas de outros centros de renome. Somente na velhice e com um estado de saúde bastante precário, ele se mudou para Berlim. Apesar disso, ele permaneceu ativo até sua morte, em outubro de 1887.

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Biografia

Gustav Robert Kirchhoff nasceu em Königberg (então capital da Prússia Oriental) em 12 de outubro de 1824. Naquela época, a cidade era conhecida por sua atividade intelectual, a ponto de receber o apelido da "cidade da pura razão".

Sua família pertencia à elite da cidade, já que seu pai era um advogado conhecido por sua devoção ao estado prussiano.

As altas habilidades intelectuais de Gustav começaram a se mostrar desde muito jovem. Além disso, sua educação foi dirigida por seu pai fez a obrigação de servir a Prússia.

Ambos os fatores fizeram com que suas medidas profissionais se concentrassem em se tornar um professor universitário, pois na época em que eram funcionários públicos, que coincidiram com o desejo de seu pai de colocar suas habilidades a serviço de seu país.

Educação

O Instituto Kneiphof foi o local escolhido por sua família para o jovem Gustav estudar o ensino médio. Nesse centro, ele começou a mostrar suas boas condições para a matemática, o que levou a orientar seus estudos universitários sobre esse assunto.

Kirchhoff entrou no centro universitário de sua cidade natal, Universidade de Albertus. Esta instituição era conhecida pelo Seminário de Física Matemática, criada por Franz Neumann (considerada o pai da física teórica no país) e por Carl Gustav Jakob Jacobi (um dos matemáticos mais eminentes da época).

O futuro cientista foi para o seminário entre 1843 e 1846. No entanto, ele não conseguiu aproveitar os ensinamentos de Jacobi, que estava doente e, por esse motivo, foi Neumman quem exerceu uma influência maior em sua formação.

Neumann começou a estar interessado em indução elétrica para essa data e publicou seus dois primeiros trabalhos sobre indução em 1845. Isso causou Kirchhoff, quando seu discípulo, também começou a prestar atenção nesse assunto. Além disso, ele também estudou matemática com Friedrich Jules Richelot.

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Primeiras publicações

Já em 1845, quando eu ainda estava estudando, Kirchhoff apresentou um emprego no fluxo de eletricidade em um prato circular. Este estudo mais tarde seria a base da sua tese de doutorado.

Nesse mesmo ano, ele tomou como referência uma teoria apresentada por outro físico, Georg Simon Ohm, para formular aqueles que seriam conhecidos como leis de Kirchhoff sobre engenharia elétrica.

Transferência para Berlim

A primeira conseqüência da publicação da lei de Kirchhoff foi que o autor recebeu uma bolsa de estudos para continuar seu treinamento em Paris. No entanto, a situação na Europa da época era muito tensa, especialmente entre a Prússia e a França, o que acabaria indo para a guerra em 1870.

Por esse motivo, Kirchhoff rejeitou a opção de mudar para a capital francesa. Em vez disso, ele estabeleceu sua residência em Berlim, onde começou a trabalhar como privatdozent (professor que não cobrou nenhum salário) na Universidade daquela cidade.

Durante o período em que ele exerceu essa atividade, o cientista não deixou de publicar o resultado de sua pesquisa. Entre eles, ele destacou sua contribuição para a teoria das correntes elétricas e eletrostáticas.

Seu próximo destino foi Breslau (hoje chamado Wroclaw), onde foi nomeado professor extraordinário.

Universidade de Heidelberg

Gustav Robert Kirchhoff (à esquerda) e Robert Bunsen (à direita). Fonte: Desconhecido.) / Domínio público

Breslau de Kirchhoff fica por ano, de 1851 a 1852. Durante esse período, o físico parecia amizade com Robert Bunsen, um químico bem conhecido.

Foi Bunsen quem convenceu Kirchhoff a deixar a cidade a começar a trabalhar como professor de física em Heidelberg. A colaboração entre os dois amigos foi muito proveitosa e ambos se tornaram regulares para as reuniões realizadas por um grupo de cientistas organizados por Hermann von Helmholtz.

Gustav Kirchhoff casou -se em 1857 com a filha de seu ex -professor de matemática em Konigsberg. No entanto, sua esposa, Clara Richelot, morreu em 1869, deixando o cientista apenas sob os cuidados dos cinco filhos que tinham em comum. Em 1872, o cientista se casou novamente, desta vez com Louise Brömmel.

Naquela época, a saúde de Kirchhoff, que sempre foi precária, piorou e foi forçada a usar uma cadeira de rodas ou, falhando nisso, muletas.

A fama do cientista estava aumentando e numerosas universidades enviadas para ele se oferecem para se juntar à sua equipe. Kirchhoff, no entanto, preferiu ficar em Heidelberg.

Retorno de Berlim

O estado de saúde de Kirchhoff estava piorando e mais. Logo ele começou a ter dificuldades em realizar os experimentos necessários para confirmar sua pesquisa. Apesar de seu desejo de não deixar Heidelberg, no final ele decidiu aceitar uma oferta da Universidade de Berlim para ocupar o presidente de física-matemática.

Kirchhoff ingressou em sua nova posição em 1875 e, além de ensinar trabalhos, ele continuou conduzindo pesquisas teóricas. O resultado foi um de seus tratados mais conhecidos: Vorlesungen über Mathematincen Physik, Publicado em quatro volumes quando eu já havia abandonado o presidente de Berlim.

Com 63 anos, Gustav Kirchhoff morreu em Berlim em 17 de outubro de 1887.

Túmulo de Gustav Robert Kirchhoff no antigo cemitério de St. Matthäus em Berlim-Schöneberg. Fonte: Furfur/CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)

Lei de Kirchhoff

Gustav Kirchhoff (à esquerda), Robert Bunsen (centro) e Henry Enfield Roscoe (direita). Fonte: Henry Roscoe / Domínio Público

As leis de Kirchhoff são dois grupos de leis sobre circuitos elétricos e emissão térmica.

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Ambas as leis das leis são chamadas de autor, embora as mais conhecidas sejam aquelas que se referem à engenharia elétrica.

As três leis da espectroscopia de Kirchhoff

O cientista elaborou um conjunto de leis para descrever como a emissão de luz se comporta para objetos incandescentes:

1- Um objeto sólido quente produz luz em um espectro contínuo.

2- Um gás fraco produz luz com linhas espectrais em comprimentos de onda discretos que dependem da composição química do gás.

3- Um objeto sólido a alta temperatura cercado por um gás fraco a temperaturas mais baixas produz luz em um espectro contínuo com comprimentos de onda discretos cujas posições dependem da composição química do gás.

As três leis sobre a espectrografia de Kirchhoff foram, mais tarde, a base do aparecimento da mecânica quântica.

Kirchhoff Lei de Engenharia Elétrica

Como observado, o conjunto de leis de eletricidade feitas por Kirchhoff foi sua contribuição mais relevante para a ciência. Para realizar este trabalho, foi baseado em trabalhos anteriores realizados por Georg Simon Ohm.

Essas leis logo se tornaram ferramentas fundamentais para análise de circuito. De uma maneira muito resumida, sua extensão permite medir a intensidade da corrente, bem como a diferença de potencial em um determinado ponto dentro de um circuito de eletricidade.

- A primeira lei ou lei de Kirchhoff correspondente aos nós: “Em qualquer nó, a soma algébrica das correntes elétricas que entram é igual à soma das correntes que saem. Como equivalente, a soma algébrica de todas as correntes que passam pelo nó é igual a zero ”

- A segunda lei ou lei de Kirchhoff, correspondente a malhas: “Em um circuito fechado de uma rede, a soma do conjunto de tensão cai em seus componentes é igual à soma das tensões fornecidas e, portanto, a soma algébrica das diferenças potenciais em Uma malha é zero."

Contribuições

Alemanha SEAL (Berlim) 1974. Fonte: Michel-Katalog-NR: Ländercode-Minr: 465

Além das leis que levam seu nome, Kirchhoff fez muito mais contribuições para a ciência, tanto prática quanto teórica. Assim, ele dedicou seus esforços para melhorar o conhecimento sobre eletricidade, teoria da placa, óptica e espectroscopia, entre outros campos de estudo.

Da mesma forma, ele conduziu várias investigações sobre como ocorre a condução de calor e tentou medir o espectro das estrelas celestes, incluindo o sol e a nebulosa. O último serviu para criar um atlas espacial e demonstrar a relação entre absorção de luz e sua emissão.

Fórmula de difração de Kirchhoff

Kirchhof usou a teoria da difração apresentada por Fresnel em 1818 para desenvolver uma fórmula que descreva como as ondas leves se comportam quando cruzam uma pequena abertura.

O espectrógrafo e novas técnicas de análise espectrográfica

Kirchhoff trabalhando com seu espectroscópio aprimorado. Fonte: Poul La Cour e Jacob Appel / Domínio Público

Como observado, a colaboração entre Gustav Kirchhoff e Robert Bunsen durante sua estadia na Universidade Heidelberg foi muito proveitosa. Ambos os cientistas ensaiaram técnicas pioneiras para análise espectrográfica. Na prática, isso lhes permitiu descobrir dois novos elementos químicos: Rubidio e Cesium.

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Para poder fazer essas descobertas, os dois pesquisadores tiveram que fabricar um novo instrumento: o espectrógrafo moderno. Isso projeta uma chama no fundo de uma escala de diferentes comprimentos de onda. Assim, eles foram capazes de localizar as faixas espectrais, que aparecem quando a luz quebrou em seu espectro.

Composição do sol espectral

Outra das investigações de Kirchhoff foi tentar medir a composição espectral de nossa estrela, o sol.

Esta pesquisa permitiu que ele descobrisse que, quando a luz cruza qualquer tipo de gás, ele absorve seus comprimentos de onda, como aconteceria se anteriormente aquecido. Esta propriedade foi batizada como linhas Fraunhofer.

Kirchhoff usa o conhecimento adquirido como uma explicação das linhas escuras presentes no espectro solar e que se intensificam quando a luz solar cruza uma chama. O resultado desta investigação foi a promulgação da lei de emissão de Kirchhoff-Clausius e foi o começo de um novo estágio no campo da astronomia.

O cientista usou os resultados obtidos para determinar, em 1861, a presença no sol de elementos como magnésio, zinco, sódio ou cobre, como é o caso na crosta terrestre.

Finalmente, esses estudos serviram para criar um mapa de espectro solar. O mapa, impresso em Cuatricromia, foi encomendado pela Academia de Ciências de Berlim.

Deformação de placas elásticas

O cientista também dedicou parte de seu tempo para resolver alguns problemas relacionados às placas elásticas e sua deformação.

A primeira teoria sobre esse assunto foi publicada por Sophie Germain e Siméon Denis Poisson e, mais tarde, aperfeiçoada por Claude-Louis Navier. O trabalho de Kirchhoff, que usou o cálculo diferencial, era responder às perguntas que ainda permaneceram sem solução.

Obras e publicações

Gustav Kirchhoff era o autor, sozinho ou em colaboração com outros colegas, de vários trabalhos científicos.

Entre os mais importantes estão os dedicados aos elementos químicos e seus espectros , Untersuchungen über Das Sonnspektrum und Die Spektren Chemischer elemento (1861-1863); Seus quatro volumes sobre física matemática, Vorlesungen über Mathematincen Physik (1876-1894) e o Gesammelte abhandlungen.

Prêmios e reconhecimentos

As contribuições de Gustav Kirchhoff para a ciência foram reconhecidas por um grande número de instituições de seu tempo. Entre os que o nomearam um membro, a Royal Society, a Academia Americana de Artes e Ciências, a Academia de Ciências da Rússia e a Academia Prussiana de Ciências se destacaram.

Além disso, o cientista também recebeu os seguintes prêmios e prêmios em reconhecimento ao seu trabalho.

- Ordem do mérito da ciência e artes.

- Medalha de Rumford.

- Maximiliano Bavara Ordem de Ciência e Artes.

- Medalha Matteucci.

- Medalha Davy.

Após sua morte, ele também recebeu a medalha Jansen e uma cratera lunar e um asteróide foram batizados com seu sobrenome.

Referências

1. Biografias e vidas. Gustav Kirchhoff. Obtido da biografia e vidas.com
2. McAllister, Willy. Leis de Kirchhoff. Recuperado de es.Khanacademy.org
3. Ecurido. Gustav Kirchhoff. Obtido de Ecused.Cu
4. Os editores da Enyclopaedia Britannica. Gustav Kirchhoff. Obtido da Britannica.com
5. Cientistas famosos. Gustav Kirchhoff. Obtidos de famosos cientistas.org
6. Enciclopédia do Novo Mundo. Gustav Kirchhoff. Obtido da Newworldyclopedia.org
7. Instituto de História da Ciência. Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff. Obtido da ScienceHistory.org
8. Robertson, e. F.; O'Connor, J. J. Gustav Robert Kirchhoff. Obtido de grupos.DCS.Ficar.AC.Reino Unido