GUSTAV KIRCHHOFF: BIOGRAPHIE, GESETZE, BEITRÄGE, WERKE - BIOGRAFIEN - 2025

Gustav Kirchhoff (1824–1887) war ein deutscher Physiker, der im März 1824 in Ostpreußen geboren wurde. Während seiner wissenschaftlichen Karriere leistete er wichtige Beiträge in Bereichen wie Elektrizität, Spektroskopie oder der Messung von Strahlung von schwarzen Körpern.

Schon in jungen Jahren wurde Kirchhoff von seiner Familie ermutigt, sich dem Universitätsunterricht zu widmen. Da er in der High School seine guten Bedingungen für Mathematik zeigte, entschied er sich für dieses Fach, obwohl im physikalisch-mathematischen Bereich. In Königberg, wo er studierte, kam er mit wichtigen Wissenschaftlern in Kontakt, die seine Forschung beeinflussten.

Gustav Kirchhoff - Quelle: Smithsonian Libraries under Public Domain

Ohne sein Universitätsstudium abgeschlossen zu haben, präsentierte Kirchhoff einige seiner ersten Arbeiten. Zu den bekanntesten zählen die beiden Gesetze, die seinen Namen tragen. Eine ist der Wärmestrahlung gewidmet, obwohl die wichtigsten die Gesetze der Elektrotechnik waren.

Kirchhoff verbrachte den größten Teil seiner Karriere an der Universität Heidelberg, obwohl er Angebote von anderen renommierteren Zentren erhielt. Erst in seinem Alter und mit einem eher prekären Gesundheitszustand zog er nach Berlin. Trotzdem blieb er bis zu seinem Tod im Oktober 1887 aktiv.

Biografie

Gustav Robert Kirchhoff wurde am 12. Oktober 1824 in Königberg (damals die Hauptstadt Ostpreußens) geboren. Zu dieser Zeit war die Stadt für ihre intellektuelle Aktivität bekannt, bis zu dem Punkt, dass sie den Spitznamen "Stadt der reinen Vernunft" erhielt.

Seine Familie gehörte der örtlichen Elite an, da sein Vater ein Anwalt war, der für seine Hingabe an den preußischen Staat bekannt war.

Gustavs hohe intellektuelle Fähigkeiten zeigten sich schon in jungen Jahren. Darüber hinaus wurde seine Ausbildung von seinem Vater geleitet, der verpflichtet war, Preußen zu dienen.

Beide Faktoren führten dazu, dass sich seine beruflichen Schritte darauf konzentrierten, Universitätsprofessor zu werden, da es sich zu dieser Zeit um Beamte handelte, was mit dem Wunsch seines Vaters zusammenfiel, seine Fähigkeiten in den Dienst seines Landes zu stellen.

Bildung

Das Kneiphof-Institut war der Ort, den seine Familie für den jungen Gustav ausgewählt hatte, um die High School zu besuchen. In diesem Zentrum begann er, seine guten Bedingungen für Mathematik zu zeigen, was ihn dazu veranlasste, sein Universitätsstudium auf dieses Fach auszurichten.

Kirchhoff betrat das Universitätszentrum in seiner Heimatstadt, der Albertus-Universität. Diese Institution war bekannt für das Seminar über mathematische Physik, das von Franz Neumann (der Vater der theoretischen Physik im Land) und von Carl Gustav Jakob Jacobi (einem der bedeutendsten Mathematiker der Zeit) ins Leben gerufen wurde.

Der zukünftige Wissenschaftler nahm zwischen 1843 und 1846 an diesem Seminar teil. Er konnte jedoch die Lehren des kranken Jacobi nicht nutzen, und aus diesem Grund hatte Neumman den größten Einfluss auf seine Ausbildung.

Neumann hatte zu diesem Zeitpunkt begonnen, sich für elektrische Induktion zu interessieren, und 1845 seine ersten beiden Werke über Induktion veröffentlicht. Dies veranlasste Kirchhoff als einen seiner Schüler, sich auch diesem Thema zu widmen. Außerdem studierte er Mathematik bei Friedrich Jules Richelot.

Erste Veröffentlichungen

Bereits 1845, als er noch studierte, präsentierte Kirchhoff eine Arbeit über den Stromfluss in einer kreisförmigen Platte. Diese Studie sollte später die Grundlage seiner Doktorarbeit bilden.

Im selben Jahr nahm er als Referenz eine Theorie, die von einem anderen Physiker, Georg Simon Ohm, vorgestellt wurde, um die sogenannten Kirchhoffschen Gesetze der Elektrotechnik zu formulieren.

Transfer nach Berlin

Die erste Folge der Veröffentlichung der Gesetze von Kirchhoff war, dass der Autor ein Stipendium erhielt, um seine Ausbildung in Paris fortzusetzen. Die damalige Situation in Europa war jedoch sehr angespannt, insbesondere zwischen Preußen und Frankreich, die 1870 schließlich in den Krieg ziehen würden.

Aus diesem Grund lehnte Kirchhoff die Möglichkeit ab, in die französische Hauptstadt zu ziehen. Stattdessen ließ er sich in Berlin nieder, wo er als Privatdozent (ein Professor, der kein Gehalt erhielt) an der Universität dieser Stadt zu arbeiten begann.

Während der Zeit, in der er diese Tätigkeit ausübte, hörte der Wissenschaftler nicht auf, die Ergebnisse seiner Forschung zu veröffentlichen. Unter diesen hob er seinen Beitrag zur Theorie der elektrischen und elektrostatischen Ströme hervor.

Sein nächstes Ziel war Breslau (heutzutage Breslau genannt), wo er zum außerordentlichen Professor ernannt wurde.

Universität Heidelberg

Kirchhoffs Aufenthalt in Breslau dauerte ein Jahr, von 1851 bis 1852. Während dieser Zeit freundete sich der Physiker mit Robert Bunsen an, einem bekannten Chemiker.

Es war Bunsen, der Kirchhoff überzeugte, die Stadt zu verlassen, um als Physiklehrer in Heidelberg zu arbeiten. Die Zusammenarbeit zwischen den beiden Freunden war sehr fruchtbar und beide wurden Stammgäste bei den Treffen einer von Hermann von Helmholtz organisierten Gruppe von Wissenschaftlern.

Gustav Kirchhoff heiratete 1857 die Tochter seines ehemaligen Mathematiklehrers in Königsberg. Seine Frau Clara Richelot starb jedoch 1869 und ließ den Wissenschaftler allein in der Obhut der fünf Kinder, die sie gemeinsam hatten. 1872 heiratete der Wissenschaftler erneut, diesmal mit Luise Brömmel.

Zu dieser Zeit verschlechterte sich Kirchhoffs Gesundheit, der immer prekär gewesen war, und er musste einen Rollstuhl oder, falls dies nicht der Fall war, Krücken benutzen.

Der Ruhm des Wissenschaftlers nahm zu und zahlreiche Universitäten schickten ihm Angebote, sich ihren Mitarbeitern anzuschließen. Kirchhoff zog es jedoch vor, in Heidelberg zu bleiben.

Zurück nach Berlin

Kirchhoffs Gesundheitszustand verschlechterte sich immer mehr. Bald hatte er Schwierigkeiten, die notwendigen Experimente durchzuführen, um seine Untersuchungen zu bestätigen. Trotz seines Wunsches, Heidelberg nicht zu verlassen, entschloss er sich am Ende, ein Angebot der Universität Berlin anzunehmen, den Lehrstuhl für Physik-Mathematik zu besetzen.

Kirchhoff trat 1875 in sein neues Amt ein und führte neben seiner Lehrtätigkeit weiterhin theoretische Forschungen durch. Das Ergebnis war eine seiner bekanntesten Abhandlungen: Vorlesungen über mathematische Physik, veröffentlicht in vier Bänden, als er die Berliner Professur bereits verlassen hatte.

Im Alter von 63 Jahren starb Gustav Kirchhoff am 17. Oktober 1887 in Berlin.

Kirchhoffs Gesetze

Kirchhoffs Gesetze sind zwei Gruppen von Gesetzen über Stromkreise und Wärmeabgabe.

Beide Gesetze sind nach ihrem Autor benannt, die bekanntesten sind jedoch die der Elektrotechnik.

Kirchhoffs drei Gesetze der Spektroskopie

Der Wissenschaftler entwickelte eine Reihe von Gesetzen, um zu beschreiben, wie sich die Lichtemission von Glühlampen verhält:

1- Ein heißes festes Objekt erzeugt Licht in einem kontinuierlichen Spektrum.

2- Ein schwaches Gas erzeugt Licht mit Spektrallinien bei diskreten Wellenlängen, die von der chemischen Zusammensetzung des Gases abhängen.

3- Ein festes Objekt bei hoher Temperatur, das bei niedrigeren Temperaturen von einem schwachen Gas umgeben ist, erzeugt Licht in einem kontinuierlichen Spektrum mit Lücken bei diskreten Wellenlängen, deren Positionen von der chemischen Zusammensetzung des Gases abhängen.

Die drei Gesetze zur Kirchhoffschen Spektrographie waren später die Grundlage für die Entstehung der Quantenmechanik.

Kirchhoffs Gesetze der Elektrotechnik

Wie bereits erwähnt, war das von Kirchhoff formulierte Gesetz über Elektrizität sein wichtigster Beitrag zur Wissenschaft. Dazu stützte er sich auf frühere Arbeiten von Georg Simon Ohm.

Diese Gesetze wurden bald zu grundlegenden Werkzeugen für die Schaltungsanalyse. In einer sehr zusammengefassten Weise ermöglicht seine Erweiterung die Messung der Intensität des Stroms sowie der Potentialdifferenz an einem bestimmten Punkt innerhalb eines Stromkreises.

- Kirchhoffs erstes Gesetz oder Gesetz, das den Knoten entspricht: „In jedem Knoten ist die algebraische Summe der eintretenden elektrischen Ströme gleich der Summe der austretenden Ströme. Als Äquivalent ist die algebraische Summe aller Ströme, die durch den Knoten fließen, gleich Null. "

- Kirchhoffs zweites Gesetz oder Gesetz, das den Maschen entspricht: „In einem geschlossenen Stromkreis eines Netzwerks ist die Summe der Spannungsabfälle in seinen Komponenten gleich der Summe der gelieferten Spannungen und daher der algebraischen Summe von Die Potentialdifferenzen in einem Netz sind Null. "

Beiträge

Neben den Gesetzen, die seinen Namen tragen, leistete Kirchhoff viele weitere praktische und theoretische Beiträge zur Wissenschaft. So widmete er sich unter anderem der Verbesserung des Wissens über Elektrizität, Plattentheorie, Optik und Spektroskopie.

Ebenso führte er verschiedene Untersuchungen zum Auftreten von Wärmeleitung durch und versuchte, das Spektrum von Himmelskörpern, einschließlich Sonne und Nebel, zu messen. Letzteres half ihm, einen räumlichen Atlas zu erstellen und die Beziehung zwischen der Absorption von Licht und seiner Emission zu demonstrieren.

Kirchhoff-Beugungsformel

Kirchhof verwendete die 1818 von Fresnel vorgestellte Beugungstheorie, um eine Formel zu entwickeln, die beschreibt, wie sich Lichtwellen verhalten, wenn sie durch eine kleine Apertur treten.

Der Spektrograph und neue spektrographische Analysetechniken

Wie bereits erwähnt, war die Zusammenarbeit zwischen Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen während ihres Aufenthalts an der Universität Heidelberg sehr fruchtbar. Beide Wissenschaftler versuchten bahnbrechende Techniken für die spektrographische Analyse. In der Praxis konnten sie so zwei neue chemische Elemente entdecken: Rubidium und Cäsium.

Um diese Entdeckungen zu machen, mussten die beiden Forscher ein neues Instrument herstellen: den modernen Spektrographen. Es projiziert eine Flamme auf den Boden einer Skala mit verschiedenen Wellenlängen. So konnten sie die Spektrallinien lokalisieren, die auftreten, wenn Licht in sein Spektrum zerfällt.

Spektrale Zusammensetzung der Sonne

Eine weitere Untersuchung von Kirchhoff bestand darin, die spektrale Zusammensetzung unseres Sterns, der Sonne, zu messen.

Diese Forschung ermöglichte es ihm herauszufinden, dass Licht, wenn es durch irgendeine Art von Gas tritt, seine Wellenlängen absorbiert, genau wie wenn es zuvor erhitzt worden wäre. Diese Eigenschaft wurde die Fraunhofer Linien getauft.

Kirchhoff nutzte das gewonnene Wissen als Erklärung für die dunklen Linien im Sonnenspektrum, die sich verstärken, wenn Sonnenlicht durch eine Flamme fällt. Das Ergebnis dieser Forschung war die Verkündung des Kirchhoff-Clausius-Emissionsgesetzes und der Beginn einer neuen Stufe auf dem Gebiet der Astronomie.

Der Wissenschaftler verwendete die erhaltenen Ergebnisse, um 1861 das Vorhandensein von Elementen wie Magnesium, Zink, Natrium oder Kupfer in der Sonne zu bestimmen, wie sie in der Erdkruste vorkommen.

Letztendlich halfen ihm diese Studien, eine Karte des Sonnenspektrums zu erstellen. Die vierfarbig gedruckte Karte wurde von der Berliner Akademie der Wissenschaften in Auftrag gegeben.

Elastische Plattenverformung

Der Wissenschaftler verbrachte auch einen Teil seiner Zeit damit, einige Probleme im Zusammenhang mit elastischen Platten und deren Verformung zu lösen.

Die erste Theorie zu diesem Thema wurde von Sophie Germain und Siméon Denis Poisson veröffentlicht und später von Claude-Louis Navier perfektioniert. Kirchhoffs Aufgabe, der die Differentialrechnung verwendete, bestand darin, die noch ungelösten Fragen zu beantworten.

Werke und Publikationen

Gustav Kirchhoff war allein oder in Zusammenarbeit mit anderen Kollegen Autor mehrerer wissenschaftlicher Arbeiten.

Zu den wichtigsten zählen die chemischen Elemente und ihre Spektren, Untersuchungen über das Sonnenspektrum und die Spektren chemischer Elemente (1861-1863); seine vier Bände über mathematische Physik, Vorlesungen über mathematische Physik (1876-1894) und die Gesammelte Abhandlungen.

Auszeichnungen und Ehrungen

Gustav Kirchhoffs Beiträge zur Wissenschaft wurden von einer Vielzahl von Institutionen seiner Zeit anerkannt. Zu denjenigen, die ihn zum Mitglied ernannten, gehörten die Royal Society, die Amerikanische Akademie der Künste und Wissenschaften, die Russische Akademie der Wissenschaften und die Preußische Akademie der Wissenschaften.

Darüber hinaus erhielt der Wissenschaftler für seine Arbeit die folgenden Auszeichnungen und Preise.

- Verdienstorden der Wissenschaften und Künste.

- Rumford-Medaille.

- Bayerischer Maximilianerorden für Wissenschaft und Kunst.

- Matteucci-Medaille.

- Davy-Medaille.

Nach seinem Tod erhielt er auch die Jansen-Medaille und ein Mondkrater und ein Asteroid wurden mit seinem Nachnamen getauft.

Verweise

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2. McAllister, Willy. Kirchhoffs Gesetze. Von es.khanacademy.org wiederhergestellt
3. EcuRed. Gustav Kirchhoff. Erhalten von ecured.cu
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8. Robertson, EF; O'Connor, JJ Gustav Robert Kirchhoff. Abgerufen von groups.dcs.st-and.ac.uk