Gustav Robert Kirchhoff كان فيزيائياً ألمانياً ساهم في الفهم الأساسي للدوائر الكهربائية والتحليل الطيفي وانبعاث الإشعاع الحراري من الأجسام المسخنة.
صاغ مصطلح الإشعاع الحراري في عام 1862. تُنسب عدة مجموعات مختلفة من المفاهيم إلى "قوانين Kirchhoff" نسبة إليه، تتعلق بموضوعات متنوعة مثل الإشعاع الحراري والتحليل الطيفي والدوائر الكهربائية والكيمياء الحرارية. تُسمى جائزة Bunsen–Kirchhoff للتحليل الطيفي باسمه وباسم زميله Robert Bunsen.
الحياة والعمل
وُلد Gustav Kirchhoff في 12 مارس 1824 في Königsberg بروسيا، وهو ابن Friedrich Kirchhoff محام، و Johanna Henriette Wittke. كانت عائلته من اللوثريين في كنيسة بروسيا الإنجيلية. تخرج من جامعة Albertus بـ Königsberg في عام 1847 حيث حضر الحلقة النقاشية الرياضية الفيزيائية التي يديرها Carl Gustav Jacob Jacobi و Franz Ernst Neumann و Friedrich Julius Richelot. في نفس السنة، انتقل إلى برلين حيث بقي حتى حصل على منصب أستاذ في Breslau. لاحقاً، في عام 1857، تزوج من Clara Richelot، ابنة أستاذ الرياضيات Richelot. أنجبت الزوجان خمسة أطفال. توفيت Clara في عام 1869. تزوج من Luise Brömmel في عام 1872.
صاغ Kirchhoff قوانين الدائرة الخاصة به، والتي أصبحت الآن في كل مكان في الهندسة الكهربائية، في عام 1845، بينما كان لا يزال طالباً. أكمل هذه الدراسة كتمرين حلقة نقاشية؛ أصبحت لاحقاً أطروحته للدكتوراه. دُعي إلى جامعة Heidelberg في عام 1854، حيث تعاون في العمل الطيفي مع Robert Bunsen. في عام 1857 حسب أن الإشارة الكهربائية في سلك بدون مقاومة تنتقل على طول السلك بسرعة الضوء. اقترح قانون الإشعاع الحراري في عام 1859، وقدم البرهان في عام 1861. اخترع Kirchhoff و Bunsen معاً المطياف، الذي استخدمه Kirchhoff لرائدة تحديد العناصر في الشمس، موضحاً في عام 1859 أن الشمس تحتوي على الصوديوم. اكتشف هو و Bunsen السيزيوم والروبيديوم في عام 1861. في Heidelberg أدار حلقة نقاشية رياضية فيزيائية، مصممة على نموذج Neumann، مع عالم الرياضيات Leo Koenigsberger. من بين الذين حضروا هذه الحلقة النقاشية Arthur Schuster و Sofia Kovalevskaya.
ساهم بشكل كبير في مجال التحليل الطيفي من خلال تشكيل ثلاثة قوانين تصف التركيب الطيفي للضوء المنبعث من الأجسام المتوهجة، بناءً بشكل كبير على اكتشافات David Alter و Anders Jonas Ångström انظر أيضاً: تحليل الطيف. في عام 1862 مُنح ميدالية Rumford لأبحاثه حول الخطوط الثابتة في الطيف الشمسي وعكس الخطوط الساطعة في أطياف الضوء الاصطناعي. في عام 1875 قَبِلَ Kirchhoff أول كرسي مكرس خصيصاً للفيزياء النظرية في برلين.
ساهم أيضاً في البصريات، حل بعناية معادلة الموجة لتوفير أساس قوي لمبدأ Huygens وتصحيحه في هذه العملية.
في عام 1884 أصبح عضواً أجنبياً في الأكاديمية الملكية الهولندية للفنون والعلوم.
توفي Kirchhoff في عام 1887، ودُفن في مقبرة St Matthäus Kirchhof في Schöneberg برلين على بعد بضعة أمتار من قبور إخوة Grimm. يُدفن Leopold Kronecker في نفس المقبرة.
قوانين Kirchhoff الكهربائية
ينص القانون الأول لـ Kirchhoff على أن المجموع الجبري للتيارات في شبكة من الموصلات الملتقية عند نقطة أو عقدة يساوي صفراً. القانون الثاني هو أنه في دائرة مغلقة، يكون مجموع الفولتية الموجهة في نظام مغلق مساوياً للصفر.
قوانين Kirchhoff الثلاثة للتحليل الطيفي
- المادة الصلبة أو السائلة أو الغاز الكثيف المثار للإشعاع سيشع بجميع الأطوال الموجية وبالتالي ينتج طيفاً مستمراً.
- الغاز منخفض الكثافة المثار للإشعاع سيفعل ذلك بأطوال موجية محددة وهذا ينتج طيف انبعاث. انظر أيضاً: طيف الانبعاث
- إذا مر الضوء المكون لطيف مستمر عبر غاز بارد منخفض الكثافة، ستكون النتيجة طيف امتصاص.
لم يكن Kirchhoff يعرف بوجود مستويات الطاقة في الذرات. تم شرح وجود خطوط طيفية منفصلة لاحقاً بواسطة نموذج Bohr للذرة، الذي ساعد في الوصول إلى ميكانيكا الكم.
قانون Kirchhoff للكيمياء الحرارية
أظهر Kirchhoff في عام 1858 أنه في الكيمياء الحرارية، يُعطى تغيير حرارة التفاعل الكيميائي بالفرق في السعة الحرارية بين المنتجات والمواد المتفاعلة:
يسمح تكامل هذه المعادلة بحساب حرارة التفاعل عند درجة حرارة واحدة من القياسات عند درجة حرارة أخرى.
