Gustaf Kirhof

Gustaf Kirhof
Gustaf Kirhof
	Gustaf Kirhof, nemački fizičar
Lični podaci
Puno ime	Gustaf Robert Kirhof
Datum rođenja	12. mart 1824.
Mesto rođenja	Kenigsberg, Prusko kraljevstvo
Datum smrti	17. oktobar 1887. (63 god.)
Mesto smrti	Berlin, Nemačko carstvo
Obrazovanje	Univerzitet u Kenigsbergu
Naučni rad
Polje	fizika

Gustaf Robert Kirhof (nem. Gustav Robert Kirchhoff; Kenigsberg, 12. mart 1824 – Berlin, 17. oktobar 1887), bio je nemački fizičar, pionir spektroskopije. Postavio je teoriju električnih mreža. On je doprineo razvoju fundamentalnog razumevanja električnih kola, spektroskopije i emisije zračenja crnog tela.^[1]^[2]

Prvi je definisao termodinamiku radijacije. Još kao student utvrdio je zakon električnih struja, koji je po njemu nazvan Kirhofov zakon. Na univerzitetima u Heidelbergu i Berlinu specijalizovao je elektricitet i spektralne analize, što je dovelo do otkrića elemenata cezijuma i rubidijuma. Kirhof je, takođe, objasnio Fraunhoferove linije u sunčanom spektru, kao apsorpciju spektralnih talasa u sunčanoj atmosferi, primenom Kirhofovog zakona radijacije.

Kirhof se školovao na univerzitetu u Kenigsbergu (docnije Kalinjingrad, SSSR). Profesionalni život je proveo na univerzitetima Breslau (Vroclav), u Berlinu i Hajdelbergu.

Nesrećan slučaj u mladosti vezao ga je za kolica, ali nije uništio njegovu vedrinu. Kirhof je uvek bio student. Godine 1845, dao je svoj prvi doprinos fizici, formulisao je Kirhovljeve zakone koji omogućavaju da se na svakoj tački u mreži provodnika odredi potencijal i protok struje. Ova dva zakona su proširenje Omovog zakona i tvrdnje da zbir protoka struje u mreži mora biti nula na spojevima kružnice, kada se primeni na zatvorenu petlju u mreži. U Kirhovljeve druge doprinose proučavanju elektriciteta spadaju dokazivanje da se oscilujuća struja u provodniku, čiji je otpor nula, rasprostire brzinom svetlosti, i unifikacija statičkog i tekućeg elektriciteta.

Kirhof je celog života bio prijatelj i saradnik Bunzena i s njim objavio najveći deo rada na spektroskopiji. Oni su ustanovili spektroskopiju (spektralna analiza) kao analitičku tehniku, koristeći skoro bezbojni plamen Bunzenovog gasnog gorionika i sistem prizmi koji je izmislio Kirhof. Uvideli su da kontinuirani spektar nastaje kada se telo u čvrstom, tečnom ili gasovitom stanju užari pod velikim pritiskom. Spektar emisionih linija dobija se žarenjem gasa pod niskim pritiskom. Spektar apsorpcionih linija pokazuje se kada se između neprekidnog izvora i posmatrača stavi hladniji gas. U njihovim rukama, spektrometar se pridružio teleskopu i mikroskopu kao vladajući naučni instrument.

Godine 1860, oni su pokazali da kada se jedinjenja metala zagrevaju na plamenu, ona emituju linije spektra, karakteristične za dati metal. Ta činjenica je Bunzena, kratko nakon toga, dovela do otkrića elementa cezijuma i rubidijuma. Godine 1859, Kirhof je otkrio da se tamne Fraunhoferove spektralne linije na Sunčevim zracima intenziviraju kada Sunčeva svetlost prolazi kroz plamen gorionika koji sadrži određene soli, na osnovu čega je shvatio da su to apsorpcione linije koje korespondiraju elementima nađenim u Sunčevoj atmosferi. On je takođe pokazao da je odnos snage emisije i apsorpcije radijacije date talasne dužine iz svih tela isti na istoj temperaturi (Kirhovljev zakon zračenja), iz čega je on kasnije razvio pojam crnog tela. Proučavanje radijacije crnog tela bilo je ključno za razvoj kvantne teorije.

Kirhofov zakon o električnoj struji: i₁ + i₄ = i₂ + i₃.

Kirhofov zakon o električnom naponu: v₁ + v₂ + v₃ + v₄ = 0.

Biografija

Kirhof je rođen u Kalinjingradu u Istočnoj Pruskoj, kao sin Fridriha Kirhofa, advokata i Johane Henriete Vitke.^[4] Kirhof je 1847. diplomirao na Kalinjigradskog univerziteta^[5] i oženio se Klarom Rajhelot, kćerkom njegovog profesora matematike Fridriča Rihelota.^[6] Iste godine preselili su se u Berlin, gde su bili dok Gustav Kirhof nije dobio mesto profesora u Breslau (danas Vroclav).

Kirhof je svoje zakone o strujnom kolu, koji su danas sveprisutni u električnom inženjerstvu, formulisao 1845. dok je još bio student. On je kompletirao tu studiju kao seminarsku vežbu. To kasnije bio predmet njegove doktorske disertacije. On je bio pozvan na Univerzitet u Hajdelbergu 1854. godine, gde je sarađivao u spektroskopskom radu sa Robertom Bunzenom. Kirhof je 1857. godine izračunao da električni signal u žici bez otpora putuje duž žice brzinom svetlosti.^[7]^[8]

Svoje zakone o toplotnom zračenju izložio je 1859, a dokazao ih je 1861. U Breslau je na spektroskopiji radio sa Robertom Bunzenom, a bio je i kootkrivač elemenata cezijuma i rubidijuma 1861. dok je proučavao hemijsku kompoziciju Sunca preko njegovog spektralnog potpisa.

Rumfordovu medalju dobio je 1862. i to zbog istraživanja fiksiranih linija Sunčevog spektra i inverzija svetlih linija u spektru veštačke svetlosti.^[a] U velikoj meri je doprineo području spektroskopije tako što je formalisao tri zakona koja upisuju spektralnu kompoziciju svetla koje emitiraju užareni objekti, nadograđujući se na otkrića Davida Altera i A. J. Angstrema (spektralna analiza).

Doprinosi

Kirhof je svojim radom puno doprineo osnovnom razumevanju strujnog kola, spekrotskopije i emisiju radijacije crnih tela sa zagrejavanim telima. Pojam radijacija crnog tela skovao je 1862, a dva seta nezavisnih koncepata o zakonima strujnog kruga i termalne emisije nazvani su Kirhofovi zakoni u njegovu čast.

Kirhofova pravila

Kirhofova pravila su 2 pravila, utemeljena na zakonima očuvanja električnog naboja i energije, koja omogućavaju proračun električne struje i snage u jednosmernim i naizmeničnim električnim strujnim kolima:

zbir ulaznih struja u svakoj čvornoj tački električnog strujnog kola jednak je zbriru izlaznih struja (Kirhofov zakon o električnoj struji);
u svakom zatvorenom strujnom kolu algebarski zbir električnih napona naponskih izvora i padova napona na otpornicima jednak je nuli (Kirhofov zakon o električnom naponu).^[10]

Kirhofov zakon zračenja

Kirhofov zakon zračenja je zakon prema kojem su emisija i apsorpcija elektromagnetnog zračenja nekog tela jednake na svim temperaturama, u svim uslovima, na svim talasnim dužinama, odnosno telo emituje onoliko zračenja koliko apsorbuja. Najviše zračenja emituje i apsorbuje idealno crno telo.^[11]

Cezijum

Cezijum je hemijski element (atomski broj 55, relativna atomska masa 132,905) koji spada u grupu mekanih alkalnih metala, tačka topljenja 28,44°C, gustina 1,873 g/cm³. On je jak redukujući agens, sa najjačim elektropozitivnim svojstvima; njegov hidroksid, CsOH, najjača je poznata baza. Radioaktivni izotop ¹³⁷Cs nastaje kao produkt nuklearnog raspada i jedan je od najopasnijih radionuklida. Cezijum se primenjuje u proizvodnji solarnih čelija, pri punjenju svetiljki metalnim parama i kao sredstvo za vezanje plinova u vakuumu. Cezijum su 1860. otkrili R. V. Bunzen i G. R. Kirhof. Od jedinjenja primenu nalaze hidroksid i halogenidi. U novije doba cezijum boranat, CsBH₄, služi kao izvor energije za pogon raketa.^[12]

Rubidijum

Rubidijum je hemijski element iz grupe alkalnih metala (atomski broj 37, relativna atomska masa 85,4678). Poznata su dva prirodna izotopa (⁸⁵Rb i slabo radioaktivan ⁸⁷Rb) i više desetaka veštačkih, radioaktivnih izotopa. Otkrili su ga 1861. |R. V. Bunzen i G. Kirhof spektralnom analizom litijumovog minerala lepidolita. U prirodi je široko rasprostranjen u rudama zajedno s ostalim alkalnim metalima, na primer u karnalitu i lepidolitu, ali u malim količinama. Rubidijum je mekan metal srebrnobelog sjaja, gustine 1,53 g/cm³, tačke topljenja 39,3°C, izgledom i hemijskim svojstvima sličan kalijumu, ali mekši i reaktivniji. Spontano se zapali na vazduhu i vrlo burno reaguje s vodom, pa se čuva u petroleju. Zbog velikih troškova proizvodnje retko se koristi, na primer pri izradi fotoćelija i vakuumskih cevi te kao reagens pri proizvodnji zeolitnih katalizatora. Rubidijumske soli slične su kalijumskim, služe kao monokristali u optoelektronici i dodaju se staklu za katodne cevi.^[13]

Napomene

^ Kirhofov bankar je, nakon što je čuo da je Kirhof identifikovao elemente prisutne u Suncu, napomenuo „od kakve je koristi zlato na Suncu ako se ne može doneti na Zemlju?” Kirhof je deponovao svoj novac od nagradne (zlatne kovanice) kod bankara, rekavši „ovo je zlato sa Sunca”.^[9]

Reference

^ Marshall, James L.; Marshall, Virginia R. (2008). „Rediscovery of the Elements: Mineral Waters and Spectroscopy” (PDF). The Hexagon: 42—48. Pristupljeno 31. 12. 2019. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ Waygood, Adrian (19. 6. 2013). An Introduction to Electrical Science (na jeziku: engleski). Routledge. ISBN 9781135071134. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ Edgar Y. Choueiri (02. 2009). „New dawn of electric rocket” (PDF) (na jeziku: (jezik: engleski)). Pristupljeno 4. 3. 2019. „New dawn of electric rocket”
^ Kondepudi, Dilip; Prigogine, Ilya (5. 11. 2014). Modern Thermodynamics: From Heat Engines to Dissipative Structures (na jeziku: engleski). John Wiley & Sons. str. 288. ISBN 9781118698709. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ Hockey, Thomas (2009). „Kirchhoff, Gustav Robert”. The Biographical Encyclopedia of Astronomers. Springer Nature. ISBN 978-0-387-31022-0. Pristupljeno 22. 8. 2012.
^ „Gustav Robert Kirchhoff - Dauerausstellung”. Kirchhoff-Institute for Physics. Pristupljeno 18. 3. 2016. „Am 16. August 1857 heiratete er Clara Richelot, die Tochter des Königsberger Mathematikers ... Frau Clara starb schon 1869. Im Dezember 1872 heiratete Kirchhoff Luise Brömmel.”
^ Kirchhoff, G. (1857). „On the motion of electricity in wires”. Philosophical Magazine. 13: 393—412.
^ Graneau, P.; Assis, A.K.T. (1994). „Kirchhoff on the motion of electricity in conductors” (PDF). Apeiron. 1 (19): 19—25.
^ Asimov, Isaac (1992). The Secret of the Universe. Oxford University Press. str. 109.
^ Kirhofova pravila, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
^ Kirhofov zakon zračenja, [2] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
^ Cezijum, [3] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
^ Rubidijum, [4] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.

Literatura

Hockey, Thomas (2009). „Kirchhoff, Gustav Robert”. The Biographical Encyclopedia of Astronomers. Springer Nature. ISBN 978-0-387-31022-0. Pristupljeno 22. 8. 2012.
Warburg, E. (1925). „Zur Erinnerung an Gustav Kirchhoff”. Die Naturwissenschaften. 13 (11): 205—212. Bibcode:1925NW.....13..205W. S2CID 30039558. doi:10.1007/BF01558883.
Stepanov, B. I. (1977). „Gustav Robert Kirchhoff (on the ninetieth anniversary of his death)”. Journal of Applied Spectroscopy. 27 (3): 1099—1104. Bibcode:1977JApSp..27.1099S. S2CID 95181496. doi:10.1007/BF00625887.
Everest, A S (1969). „Kirchhoff-Gustav Robert 1824–1887”. Physics Education. 4 (6): 341—343. Bibcode:1969PhyEd...4..341E. S2CID 250765281. doi:10.1088/0031-9120/4/6/304.
Kirchhoff, Gustav (1860). „Ueber die Fraunhoferschen Linien”. Monatsberichte der Königliche Preussische Akademie der Wissenschaften zu Berlin: 662—665. ISBN 978-1-113-39933-5. HathiTrust full text. Partial English translation available in Magie, William Francis, A Source Book in Physics (1963). Cambridge: Harvard UP. p. 354-360.
Gustaf Kirhof na sajtu MGP (jezik: engleski)
O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. „Gustaf Kirhof”. MacTutor History of Mathematics archive. University of St Andrews.
Weisstein, Eric W. (ur.). „Kirchhoff, Gustav (1824–1887)”. ScienceWorld.
Klaus Hentschel: Gustav Robert Kirchhoff und seine Zusammenarbeit mit Robert Wilhelm Bunsen, in: Karl von Meyenn (ed) Die Grossen Physiker, Munich: Beck, vol. 1 (1997), pp. 416–430, 475-477, 532-534.
Klaus Hentschel (2002). Mapping the Spectrum. Techniques of Visual Representation in Research and Teaching. Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850953-0. .
Kirchhoff's 1857 paper on the speed of electrical signals in a wire

Spoljašnje veze

Open Library

[10] Kirhofov bankar je, nakon što je čuo da je Kirhof identifikovao elemente prisutne u Suncu, napomenuo „od kakve je koristi zlato na Suncu ako se ne može doneti na Zemlju?” Kirhof je deponovao svoj novac od nagradne (zlatne kovanice) kod bankara, rekavši „ovo je zlato sa Sunca”.^[9]

[Marshall-1] Marshall, James L.; Marshall, Virginia R. (2008). „Rediscovery of the Elements: Mineral Waters and Spectroscopy” (PDF). The Hexagon: 42—48. Pristupljeno 31. 12. 2019. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[2] Waygood, Adrian (19. 6. 2013). An Introduction to Electrical Science (na jeziku: engleski). Routledge. ISBN 9781135071134. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[New_dawn_of_electric_rocket-3] Edgar Y. Choueiri (02. 2009). „New dawn of electric rocket” (PDF) (na jeziku: (jezik: engleski)). Pristupljeno 4. 3. 2019. „New dawn of electric rocket”

[4] Kondepudi, Dilip; Prigogine, Ilya (5. 11. 2014). Modern Thermodynamics: From Heat Engines to Dissipative Structures (na jeziku: engleski). John Wiley & Sons. str. 288. ISBN 9781118698709. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[5] Hockey, Thomas (2009). „Kirchhoff, Gustav Robert”. The Biographical Encyclopedia of Astronomers. Springer Nature. ISBN 978-0-387-31022-0. Pristupljeno 22. 8. 2012.

[6] „Gustav Robert Kirchhoff - Dauerausstellung”. Kirchhoff-Institute for Physics. Pristupljeno 18. 3. 2016. „Am 16. August 1857 heiratete er Clara Richelot, die Tochter des Königsberger Mathematikers ... Frau Clara starb schon 1869. Im Dezember 1872 heiratete Kirchhoff Luise Brömmel.”

[7] Kirchhoff, G. (1857). „On the motion of electricity in wires”. Philosophical Magazine. 13: 393—412.

[8] Graneau, P.; Assis, A.K.T. (1994). „Kirchhoff on the motion of electricity in conductors” (PDF). Apeiron. 1 (19): 19—25.

[9] Asimov, Isaac (1992). The Secret of the Universe. Oxford University Press. str. 109.

[11] Kirhofova pravila, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.

[12] Kirhofov zakon zračenja, [2] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.

[13] Cezijum, [3] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.

[14] Rubidijum, [4] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[a]

[10]

[11]

[12]

[13]

[9]