GUSTAV KIRCHHOFF: BIOGRAFIE, WETTEN, BIJDRAGEN, WERKEN - BIOGRAFIEËN - 2025

Gustav Kirchhoff (1824-1887) was een Duitse natuurkundige geboren in maart 1824 in het toenmalige Oost-Pruisen. Tijdens zijn wetenschappelijke carrière leverde hij belangrijke bijdragen op gebieden als elektriciteit, spectroscopie of het meten van straling van zwarte lichamen.

Van jongs af aan werd Kirchhoff door zijn familie aangemoedigd om zich te wijden aan universitair onderwijs. Omdat hij op de middelbare school blijk gaf van zijn goede voorwaarden voor wiskunde, besloot hij voor dat vak te kiezen, hoewel in de fysisch-wiskundige tak. Bij Königberg, waar hij studeerde, kwam hij in contact met belangrijke wetenschappers die zijn onderzoek beïnvloedden.

Gustav Kirchhoff - Bron: Smithsonian Libraries under Public Domain

Zonder zijn universitaire studie nog af te hebben, presenteerde Kirchhoff enkele van zijn eerste werken. Een van de meest prominente zijn de twee sets wetten die zijn naam dragen. Een daarvan is gewijd aan thermische straling, hoewel de belangrijkste de wetten met betrekking tot elektrotechniek waren.

Kirchhoff bracht het grootste deel van zijn carrière door aan de Universiteit van Heidelberg, ondanks aanbiedingen van andere, meer gerenommeerde centra. Pas op zijn oude dag en met een nogal precaire gezondheidstoestand verhuisde hij naar Berlijn. Desondanks bleef hij actief tot het moment van zijn overlijden, in oktober 1887.

Biografie

Gustav Robert Kirchhoff werd geboren in Königberg (toen de hoofdstad van Oost-Pruisen) op 12 oktober 1824. In die tijd stond de stad bekend om haar intellectuele activiteit, tot het punt dat ze de bijnaam "Stad van de zuivere rede" kreeg.

Zijn familie behoorde tot de lokale elite, aangezien zijn vader een advocaat was die bekend stond om zijn toewijding aan de Pruisische staat.

Gustav's hoge intellectuele capaciteiten begonnen zich vanaf zeer jonge leeftijd te laten zien. Bovendien werd zijn opleiding geleid door zijn vader die de verplichting oplegde om Pruisen te dienen.

Beide factoren zorgden ervoor dat zijn professionele stappen gericht waren op het worden van universiteitsprofessor, aangezien dit destijds ambtenaren waren, wat samenviel met de wens van zijn vader dat hij zijn vaardigheden ten dienste van zijn land zou stellen.

Opleiding

Het Kneiphof Instituut was de plek die door zijn familie werd gekozen voor de jonge Gustav om naar de middelbare school te gaan. In dat centrum begon hij zijn goede voorwaarden voor wiskunde te tonen, wat hem ertoe bracht zijn universitaire studies op dat onderwerp te oriënteren.

Kirchhoff ging naar een universitair centrum in zijn geboorteplaats, Albertus University. Deze instelling stond bekend om het seminar over wiskundige natuurkunde dat werd opgericht door Franz Neumann (beschouwd als de vader van de theoretische natuurkunde in het land) en door Carl Gustav Jakob Jacobi (een van de meest vooraanstaande wiskundigen van die tijd).

De toekomstige wetenschapper woonde dit seminar bij tussen 1843 en 1846. Hij kon echter geen gebruik maken van de leringen van Jacobi, die ziek was, en daarom had Neumman de grootste invloed op zijn opleiding.

Neumann was tegen die datum geïnteresseerd geraakt in elektrische inductie en had in 1845 zijn eerste twee werken over inductie gepubliceerd. Dit zorgde ervoor dat Kirchhoff, als een leerling van hem, ook aandacht aan dat onderwerp begon te besteden. Daarnaast studeerde hij ook wiskunde bij Friedrich Jules Richelot.

Eerste publicaties

Al in 1845, toen hij nog studeerde, presenteerde Kirchhoff een werk over de stroom van elektriciteit in een ronde plaat. Deze studie zou later de basis vormen voor zijn proefschrift.

Datzelfde jaar nam hij als referentie een theorie van een andere natuurkundige, Georg Simon Ohm, om te formuleren wat bekend zou worden als Kirchhoffs wetten van elektrotechniek.

Transfer naar Berlijn

Het eerste gevolg van de publicatie van de wetten van Kirchhoff was dat de auteur een beurs ontving om zijn opleiding in Parijs voort te zetten. De situatie in Europa was op dat moment echter erg gespannen, vooral tussen Pruisen en Frankrijk, dat uiteindelijk in 1870 ten oorlog zou gaan.

Om deze reden verwierp Kirchhoff de optie om naar de Franse hoofdstad te verhuizen. In plaats daarvan vestigde hij zich in Berlijn, waar hij begon te werken als privaatdocent (een professor die geen salaris ontving) aan de universiteit van die stad.

Gedurende de tijd dat hij deze activiteit uitvoerde, stopte de wetenschapper niet met het publiceren van de resultaten van zijn onderzoek. Onder deze benadrukte hij zijn bijdrage aan de theorie van elektrische en elektrostatische stromen.

Zijn volgende bestemming was Breslau (tegenwoordig Wroclaw genoemd), waar hij werd benoemd tot buitengewoon hoogleraar.

Universiteit van Heidelberg

Kirchhoffs verblijf in Breslau duurde een jaar, van 1851 tot 1852. Gedurende deze tijd raakte de natuurkundige bevriend met Robert Bunsen, een bekende chemicus.

Het was Bunsen die Kirchhoff ervan overtuigde de stad te verlaten om als natuurkundeleraar in Heidelberg te gaan werken. De samenwerking tussen de twee vrienden was zeer vruchtbaar en beiden werden stamgasten op de bijeenkomsten van een groep wetenschappers, georganiseerd door Hermann von Helmholtz.

Gustav Kirchhoff trouwde in 1857 met de dochter van zijn voormalige wiskundeleraar in Konigsberg. Zijn vrouw, Clara Richelot, stierf echter in 1869 en liet de wetenschapper alleen achter onder de hoede van de vijf kinderen die ze gemeen hadden. In 1872 hertrouwde de wetenschapper, dit keer met Luise Brömmel.

In die tijd ging de gezondheid van Kirchhoff, die altijd onzeker was geweest, achteruit en werd hij gedwongen een rolstoel te gebruiken of, bij gebreke daarvan, krukken.

De bekendheid van de wetenschapper nam toe en talloze universiteiten stuurden hem aanbiedingen om zich bij hun personeel aan te sluiten. Kirchhoff bleef echter liever in Heidelberg.

Terug naar Berlijn

De gezondheidstoestand van Kirchhoff werd steeds erger. Al snel begon hij moeite te krijgen met het uitvoeren van de nodige experimenten om zijn onderzoek te bevestigen. Ondanks zijn wens Heidelberg niet te verlaten, besloot hij uiteindelijk een aanbod van de Universiteit van Berlijn om de leerstoel natuurkunde-wiskunde te bekleden te aanvaarden.

Kirchhoff trad in 1875 toe tot zijn nieuwe post en bleef naast het lesgeven ook theoretisch onderzoek doen. Het resultaat was een van zijn bekendste verhandelingen: Vorlesungen über mathematischen Physik, gepubliceerd in vier delen toen hij het Berlijnse hoogleraarschap al had verlaten.

Gustav Kirchhoff stierf op 17 oktober 1887 op 63-jarige leeftijd in Berlijn.

De wetten van Kirchhoff

De wetten van Kirchhoff zijn twee groepen wetten over elektrische circuits en thermische emissie.

Beide wetten zijn vernoemd naar hun auteur, hoewel de bekendste die met betrekking tot elektrotechniek zijn.

Kirchhoff's drie wetten van spectroscopie

De wetenschapper ontwikkelde een reeks wetten om te beschrijven hoe de emissie van licht door gloeiende objecten zich gedraagt:

1- Een heet vast voorwerp produceert licht in een continu spectrum.

2- Een dun gas produceert licht met spectraallijnen op discrete golflengten die afhankelijk zijn van de chemische samenstelling van het gas.

3- Een vast object bij hoge temperatuur omgeven door een zwak gas bij lagere temperaturen produceert licht in een continu spectrum met openingen bij discrete golflengten waarvan de positie afhangt van de chemische samenstelling van het gas.

De drie wetten op de spectrografie van Kirchhoff waren later de basis voor de opkomst van de kwantummechanica.

De wetten van de elektrotechniek van Kirchhoff

Zoals opgemerkt, was de reeks elektriciteitswetten die door Kirchhoff waren opgesteld, zijn meest relevante bijdrage aan de wetenschap. Om dit te doen, putte hij uit eerder werk van Georg Simon Ohm.

Deze wetten werden al snel fundamentele instrumenten voor circuitanalyse. Op een zeer samengevatte manier maakt de uitbreiding het mogelijk om de intensiteit van de stroom te meten, evenals het potentiaalverschil op een bepaald punt binnen een elektriciteitscircuit.

- Kirchhoff's eerste wet of wet die overeenkomt met de knooppunten: “In elk knooppunt is de algebraïsche som van de elektrische stromen die binnenkomen gelijk aan de som van de stromen die weggaan. Als equivalent is de algebraïsche som van alle stromen die door het knooppunt gaan gelijk aan nul "

- De tweede wet of wet van Kirchhoff die overeenkomt met de mazen: `` in een gesloten circuit van een netwerk is de som van de reeks spanningsdalingen in de componenten gelijk aan de som van de geleverde spanningen en dus de algebraïsche som van de potentiële verschillen in een mesh zijn nul. "

Bijdragen

Naast de wetten die zijn naam dragen, leverde Kirchhoff nog veel meer bijdragen aan de wetenschap, zowel praktisch als theoretisch. Daarom wijdde hij zijn inspanningen aan het verbeteren van de kennis over onder meer elektriciteit, plaattheorie, optica en spectroscopie.

Evenzo deed hij verschillende onderzoeken naar hoe warmtegeleiding plaatsvindt en probeerde hij het spectrum van hemellichamen te meten, inclusief de zon en nevels. Dit laatste hielp hem een ​​ruimtelijke atlas te maken en de relatie tussen de absorptie van licht en de emissie ervan aan te tonen.

Kirchhoff-diffractieformule

Kirchhof gebruikte de diffractietheorie die Fresnel in 1818 presenteerde om een ​​formule te ontwikkelen die beschrijft hoe lichtgolven zich gedragen wanneer ze door een kleine opening gaan.

De spectrograaf en nieuwe spectrografische analysetechnieken

Zoals opgemerkt, was de samenwerking tussen Gustav Kirchhoff en Robert Bunsen tijdens hun verblijf aan de Universiteit van Heidelberg zeer vruchtbaar. Beide wetenschappers probeerden baanbrekende technieken voor spectrografische analyse. Hierdoor konden ze in de praktijk twee nieuwe chemische elementen ontdekken: rubidium en cesium.

Om deze ontdekkingen te doen, moesten de twee onderzoekers een nieuw instrument maken: de moderne spectrograaf. Het projecteert een vlam op de bodem van een schaal met verschillende golflengten. Zo waren ze in staat om de spectraallijnen te lokaliseren die verschijnen wanneer licht in zijn spectrum valt.

Spectrale compositie van de zon

Een ander onderzoek van Kirchhoff was om te proberen de spectrale samenstelling van onze ster, de zon, te meten.

Dit onderzoek stelde hem in staat om erachter te komen dat wanneer licht door welk type gas dan ook gaat, het zijn golflengten absorbeert, net zoals het zou zijn als het eerder was verwarmd. Dit pand werd de Fraunhofer-lijnen gedoopt.

Kirchhoff gebruikte de opgedane kennis als verklaring voor de donkere lijnen die aanwezig zijn in het zonnespectrum en die sterker worden wanneer zonlicht door een vlam gaat. Het resultaat van dit onderzoek was de afkondiging van de emissiewet van Kirchhoff-Clausius en het was het begin van een nieuwe fase op het gebied van astronomie.

De wetenschapper gebruikte de verkregen resultaten om in 1861 de aanwezigheid in de zon te bepalen van elementen zoals magnesium, zink, natrium of koper, zoals die voorkomt in de aardkorst.

Uiteindelijk hielpen deze onderzoeken hem om een ​​kaart van het zonnespectrum te maken. De kaart, gedrukt in vier kleuren, is gemaakt in opdracht van de Berlijnse Academie van Wetenschappen.

Vervorming van elastische plaat

De wetenschapper besteedde ook een deel van zijn tijd aan het oplossen van problemen met betrekking tot elastische platen en hun vervorming.

De eerste theorie over dit onderwerp was gepubliceerd door Sophie Germain en Siméon Denis Poisson en later geperfectioneerd door Claude-Louis Navier. De taak van Kirchhoff, die de differentiaalrekening gebruikte, was het beantwoorden van de vragen die nog steeds onopgelost waren.

Werken en publicaties

Gustav Kirchhoff was de auteur, alleen of in samenwerking met andere collega's, van verschillende wetenschappelijke werken.

Een van de belangrijkste zijn die gewijd aan chemische elementen en hun spectra, Untersuchungen über das Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elementen (1861-1863); zijn vier delen over wiskundige fysica, Vorlesungen über mathematischen Physik (1876-1894), en de Gesammelte Abhandlungen.

Prijzen en onderscheidingen

De bijdragen van Gustav Kirchhoff aan de wetenschap werden erkend door een groot aantal instellingen van zijn tijd. Onder degenen die hem tot lid noemden, waren de Royal Society, de American Academy of Arts and Sciences, de Russian Academy of Sciences en de Prussian Academy of Sciences.

Daarnaast ontving de wetenschapper ook de volgende onderscheidingen en prijzen als erkenning voor zijn werk.

- Order of Merit of Sciences and Arts.

- Rumford-medaille.

- Beierse Orde van Maximiliaan voor Wetenschap en Kunsten.

- Matteucci-medaille.

- Davy-medaille.

Na zijn dood ontving hij ook de Jansen-medaille en werden een maankrater en een asteroïde gedoopt met zijn achternaam.

Referenties

1. Biografieën en levens. Gustav Kirchhoff. Verkregen van biografiasyvidas.com
2. McAllister, Willy. De wetten van Kirchhoff. Opgehaald van es.khanacademy.org
3. EcuRed. Gustav Kirchhoff. Verkregen van ecured.cu
4. De redactie van Encyclopaedia Britannica. Gustav Kirchhoff. Opgehaald van britannica.com
5. Beroemde wetenschappers. Gustav Kirchhoff. Opgehaald van famousscientists.org
6. New World Encyclopedia. Gustav Kirchhoff. Opgehaald van newworldencyclopedia.org
7. Science History Institute. Robert Bunsen en Gustav Kirchhoff. Opgehaald van sciencehistory.org
8. Robertson, EF; O'Connor, JJ Gustav Robert Kirchhoff. Opgehaald van groups.dcs.st-and.ac.uk