GUSTAV KIRCHHOFF: BIOGRAFIA, LEGGI, CONTRIBUTI, OPERE - BIOGRAFIE - 2025

Gustav Kirchhoff (1824-1887) era un fisico tedesco nato nel marzo 1824 nell'allora Prussia orientale. Durante la sua carriera scientifica ha dato importanti contributi in campi come l'elettricità, la spettroscopia o la misurazione della radiazione da corpi neri.

Fin da giovanissimo Kirchhoff è stato incoraggiato dalla sua famiglia a dedicarsi all'insegnamento universitario. Dato che al liceo mostrava le sue buone condizioni per la matematica, decise di optare per quella materia, anche se nel ramo fisico-matematico. A Königberg, dove ha studiato, è entrato in contatto con importanti scienziati che hanno influenzato la sua ricerca.

Gustav Kirchhoff - Fonte: Smithsonian Libraries under Public Domain

Senza aver ancora terminato gli studi universitari, Kirchhoff ha presentato alcune delle sue prime opere. Tra le più importanti ci sono le due serie di leggi che portano il suo nome. Uno è dedicato alla radiazione termica, anche se la più importante erano le leggi relative all'ingegneria elettrica.

Kirchhoff ha trascorso la maggior parte della sua carriera presso l'Università di Heidelberg, nonostante abbia ricevuto offerte da altri centri più rinomati. Solo in vecchiaia e con uno stato di salute piuttosto precario si trasferì a Berlino. Nonostante ciò, rimase attivo fino al momento della sua morte, nell'ottobre 1887.

Biografia

Gustav Robert Kirchhoff nacque a Königberg (allora capitale della Prussia orientale) il 12 ottobre 1824. A quel tempo, la città era nota per la sua attività intellettuale, al punto da essere soprannominata la "Città della Ragione Pura".

La sua famiglia apparteneva all'élite locale, poiché suo padre era un avvocato noto per la sua devozione allo stato prussiano.

Le elevate capacità intellettuali di Gustav iniziarono a manifestarsi fin dalla tenera età. Inoltre, la sua educazione è stata diretta da suo padre l'obbligo di servire la Prussia.

Entrambi i fattori fecero sì che i suoi passi professionali si concentrassero sul diventare professore universitario, poiché all'epoca si trattava di funzionari pubblici, il che coincideva con il desiderio del padre di mettere le sue capacità al servizio del suo paese.

Formazione scolastica

L'istituto Kneiphof è stato il luogo scelto dalla sua famiglia per il giovane Gustav per frequentare il liceo. In quel centro iniziò a mostrare le sue buone condizioni per la matematica, che lo portarono ad orientare i suoi studi universitari verso quella materia.

Kirchhoff è entrato nel centro universitario della sua città natale, l'Università Albertus. Questa istituzione era nota per il seminario di fisica matematica istituito da Franz Neumann (considerato il padre della fisica teorica nel paese) e da Carl Gustav Jakob Jacobi (uno dei più eminenti matematici dell'epoca).

Il futuro scienziato frequentò questo seminario tra il 1843 e il 1846. Tuttavia, non poté trarre vantaggio dagli insegnamenti di Jacobi, che era malato e, per questo motivo, fu Neumman ad avere la maggiore influenza sulla sua formazione.

Neumann aveva cominciato a interessarsi all'induzione elettrica da quella data e aveva pubblicato i suoi primi due lavori sull'induzione nel 1845. Questo fece sì che Kirchhoff, come suo discepolo, iniziasse a prestare attenzione anche a quell'argomento. Inoltre, ha anche studiato matematica con Friedrich Jules Richelot.

Prime pubblicazioni

Già nel 1845, quando ancora studiava, Kirchhoff presentò un'opera sul flusso dell'elettricità in un piatto circolare. Questo studio sarebbe poi stato la base della sua tesi di dottorato.

Nello stesso anno prese come riferimento una teoria presentata da un altro fisico, Georg Simon Ohm, per formulare quelle che sarebbero state conosciute come le leggi dell'ingegneria elettrica di Kirchhoff.

Trasferimento a Berlino

La prima conseguenza della pubblicazione delle Leggi di Kirchhoff fu che l'autore ricevette una borsa di studio per continuare la sua formazione a Parigi. Tuttavia, la situazione in Europa all'epoca era molto tesa, soprattutto tra Prussia e Francia, che alla fine sarebbe entrata in guerra nel 1870.

Per questo Kirchhoff ha rifiutato l'opzione di trasferirsi nella capitale francese. Invece, si stabilì a Berlino, dove iniziò a lavorare come Privatdozent (un professore che non riceveva alcun salario) presso l'Università di quella città.

Durante il periodo in cui ha svolto questa attività, lo scienziato non ha smesso di pubblicare i risultati delle sue ricerche. Tra questi ha evidenziato il suo contributo alla teoria delle correnti elettriche ed elettrostatiche.

La sua prossima destinazione fu Breslavia (oggi Wroclaw), dove fu nominato Professore Straordinario.

Università di Heidelberg

Il soggiorno di Kirchhoff a Breslavia durò un anno, dal 1851 al 1852. Durante questo periodo, il fisico fece amicizia con Robert Bunsen, un noto chimico.

Fu Bunsen a convincere Kirchhoff a lasciare la città per iniziare a lavorare come insegnante di fisica ad Heidelberg. La collaborazione tra i due amici è stata molto fruttuosa ed entrambi sono diventati habitué degli incontri condotti da un gruppo di scienziati organizzati da Hermann von Helmholtz.

Gustav Kirchhoff sposò nel 1857 la figlia del suo ex insegnante di matematica a Konigsberg. Tuttavia, sua moglie, Clara Richelot, morì nel 1869, lasciando lo scienziato da solo alle cure dei cinque figli che avevano in comune. Nel 1872 lo scienziato si risposò, questa volta con Luise Brömmel.

In quel periodo la salute di Kirchhoff, che era sempre stata precaria, peggiorò e fu costretto a usare una sedia a rotelle o, in mancanza, le stampelle.

La fama dello scienziato cresceva e numerose università gli inviavano offerte per entrare a far parte del proprio staff. Kirchhoff, invece, ha preferito restare ad Heidelberg.

Ritorno a Berlino

Lo stato di salute di Kirchhoff peggiorava sempre di più. Ben presto iniziò ad avere difficoltà a condurre gli esperimenti necessari per confermare le sue indagini. Nonostante il suo desiderio di non lasciare Heidelberg, alla fine decise di accettare un'offerta dall'Università di Berlino per occupare la cattedra di fisica-matematica.

Kirchhoff si unì al suo nuovo incarico nel 1875 e, oltre ai compiti di insegnamento, continuò a condurre ricerche teoriche. Il risultato fu uno dei suoi trattati più noti: Vorlesungen über matematischen Physik, pubblicato in quattro volumi quando aveva già lasciato la cattedra di Berlino.

All'età di 63 anni, Gustav Kirchhoff morì a Berlino il 17 ottobre 1887.

Leggi di Kirchhoff

Le leggi di Kirchhoff sono due gruppi di leggi sui circuiti elettrici e sull'emissione termica.

Entrambi i gruppi di leggi prendono il nome dal loro autore, sebbene i più noti siano quelli relativi all'ingegneria elettrica.

Le tre leggi di Kirchhoff della spettroscopia

Lo scienziato ha sviluppato una serie di leggi per descrivere come si comporta l'emissione di luce da parte di oggetti incandescenti:

1- Un oggetto solido caldo produce luce in uno spettro continuo.

2- Un gas tenue produce luce con linee spettrali a lunghezze d'onda discrete che dipendono dalla composizione chimica del gas.

3- Un oggetto solido ad alta temperatura circondato da un gas tenue a temperature più basse produce luce in uno spettro continuo con lacune a lunghezze d'onda discrete le cui posizioni dipendono dalla composizione chimica del gas.

Le tre leggi sulla spettrografia di Kirchhoff furono, in seguito, la base per l'emergere della meccanica quantistica.

Leggi di Kirchhoff dell'ingegneria elettrica

Come notato, l'insieme di leggi sull'elettricità formulate da Kirchhoff è stato il suo contributo più rilevante alla scienza. Per fare questo, ha attinto al lavoro precedente di Georg Simon Ohm.

Queste leggi divennero presto strumenti fondamentali per l'analisi dei circuiti. In modo molto sintetico, la sua estensione permette di misurare l'intensità della corrente, nonché la differenza di potenziale in un certo punto all'interno di un circuito elettrico.

- Prima legge di Kirchhoff o legge corrispondente ai nodi: “In ogni nodo, la somma algebrica delle correnti elettriche che entrano è uguale alla somma delle correnti che escono. Come equivalente, la somma algebrica di tutte le correnti che passano attraverso il nodo è uguale a zero "

- Seconda legge di Kirchhoff o legge corrispondente alle maglie: “in un circuito chiuso di una rete, la somma dell'insieme delle cadute di tensione nelle sue componenti è uguale alla somma delle tensioni fornite e, quindi, alla somma algebrica di le potenziali differenze in una mesh sono zero. "

contributi

A parte le leggi che portano il suo nome, Kirchhoff ha dato molti più contributi alla scienza, sia pratici che teorici. Pertanto, ha dedicato i suoi sforzi a migliorare la conoscenza dell'elettricità, della teoria delle piastre, dell'ottica e della spettroscopia, tra gli altri campi di studio.

Allo stesso modo, ha condotto varie indagini su come avviene la conduzione del calore e ha cercato di misurare lo spettro dei corpi celesti, inclusi il sole e le nebulose. Quest'ultimo lo ha aiutato a creare un atlante spaziale e dimostrare la relazione tra l'assorbimento della luce e la sua emissione.

Formula di diffrazione di Kirchhoff

Kirchhof ha utilizzato la teoria della diffrazione presentata da Fresnel nel 1818 per sviluppare una formula che descrive come si comportano le onde luminose quando passano attraverso una piccola apertura.

Lo spettrografo e le nuove tecniche di analisi spettrografica

Come notato, la collaborazione tra Gustav Kirchhoff e Robert Bunsen durante il loro soggiorno all'Università di Heidelberg è stata molto fruttuosa. Entrambi gli scienziati hanno provato tecniche pionieristiche per l'analisi spettrografica. In pratica, questo ha permesso loro di scoprire due nuovi elementi chimici: il rubidio e il cesio.

Per fare queste scoperte, i due ricercatori hanno dovuto realizzare un nuovo strumento: il moderno spettrografo. Proietta una fiamma sul fondo di una scala di diverse lunghezze d'onda. Così, sono stati in grado di localizzare le linee spettrali, che appaiono quando la luce si scompone nel suo spettro.

Composizione spettrale del sole

Un'altra delle indagini di Kirchhoff è stata quella di provare a misurare la composizione spettrale della nostra stella, il Sole.

Questa ricerca gli ha permesso di scoprire che quando la luce attraversa qualsiasi tipo di gas, ne assorbe le lunghezze d'onda, proprio come farebbe se fosse stata precedentemente riscaldata. Questa proprietà è stata battezzata le linee Fraunhofer.

Kirchhoff ha utilizzato le conoscenze acquisite come spiegazione delle linee scure presenti nello spettro solare e che si intensificano quando la luce solare passa attraverso una fiamma. Il risultato di questa ricerca è stata la promulgazione della legge sulle emissioni di Kirchhoff-Clausius e l'inizio di una nuova fase nel campo dell'astronomia.

Lo scienziato ha utilizzato i risultati ottenuti per determinare, nel 1861, la presenza nel Sole di elementi come magnesio, zinco, sodio o rame, come avviene nella crosta terrestre.

Alla fine, questi studi lo hanno aiutato a creare una mappa dello spettro solare. La mappa, stampata in quadricromia, è stata commissionata dall'Accademia delle scienze di Berlino.

Deformazione elastica del piatto

Lo scienziato ha inoltre dedicato parte del suo tempo a risolvere alcuni problemi legati alle placche elastiche e alla loro deformazione.

La prima teoria su questo argomento era stata pubblicata da Sophie Germain e Siméon Denis Poisson e, successivamente, perfezionata da Claude-Louis Navier. Il lavoro di Kirchhoff, che usava il calcolo differenziale, era quello di rispondere alle domande che erano ancora irrisolte.

Opere e pubblicazioni

Gustav Kirchhoff è stato autore, da solo o in collaborazione con altri colleghi, di diversi lavori scientifici.

Tra i più importanti ci sono quello dedicato agli elementi chimici e ai loro spettri, Untersuchungen über das Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elementen (1861-1863); i suoi quattro volumi sulla fisica matematica, Vorlesungen über matematischen Physik (1876-1894) e Gesammelte Abhandlungen.

Premi e riconoscimenti

I contributi di Gustav Kirchhoff alla scienza furono riconosciuti da un gran numero di istituzioni del suo tempo. Tra coloro che lo hanno reso membro c'erano la Royal Society, l'Accademia americana delle arti e delle scienze, l'Accademia delle scienze russa e l'Accademia delle scienze prussiana.

Inoltre, lo scienziato ha ricevuto anche i seguenti premi e riconoscimenti in riconoscimento del suo lavoro.

- Ordine al merito delle scienze e delle arti.

- Medaglia Rumford.

- Ordine bavarese di Massimiliano per la scienza e le arti.

- Medaglia Matteucci.

- Medaglia Davy.

Dopo la sua morte ha ricevuto anche la medaglia Jansen e un cratere lunare e un asteroide sono stati battezzati con il suo cognome.

Riferimenti

1. Biografie e vite. Gustav Kirchhoff. Estratto da biografiasyvidas.com
2. McAllister, Willy. Le leggi di Kirchhoff. Recuperato da es.khanacademy.org
3. EcuRed. Gustav Kirchhoff. Ottenuto da ecured.cu
4. The Editors of Encyclopaedia Britannica. Gustav Kirchhoff. Estratto da britannica.com
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6. New World Encyclopedia. Gustav Kirchhoff. Estratto da newworldencyclopedia.org
7. Istituto di storia della scienza. Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff. Estratto da sciencehistory.org
8. Robertson, EF; O'Connor, JJ Gustav Robert Kirchhoff. Estratto da groups.dcs.st-and.ac.uk