Gustav Kirchhoff - Gustav Kirchhoff

Gustav Kirchhoff
Gustav Robert Kirchhoff.jpg
Née
Gustav-Robert Kirchhoff

( 1824-03-12 )12 mars 1824
Königsberg , Province de Prusse orientale , Royaume de Prusse
(aujourd'hui Kaliningrad , Russie )
Décédés 17 octobre 1887 (1887-10-17)(63 ans)
Berlin , Province de Brandebourg , Royaume de Prusse , Empire allemand
(aujourd'hui Allemagne )
Nationalité Prussien (1824-1871)
Allemand (1871-1887)
mère nourricière Université de Königsberg
Connu pour Lois des circuits de
Kirchhoff Loi de
Kirchhoff du rayonnement thermique Lois de Kirchhoff de la spectroscopie
Loi de Kirchhoff de la thermochimie
Récompenses Médaille Rumford (1862)
Médaille Davy (1877)
Médaille Matteucci (1877)
Médaille Janssen (1887)
Carrière scientifique
Des champs Physique
Chimie
Établissements Université de Berlin
Université de Breslau
Université de Heidelberg
Conseiller de doctorat Franz Ernst Neumann
Étudiants notables Loránd Eötvös
Edward Nichols
Gabriel Lippmann
Dmitri Ivanovich Mendeleev
Max Planck
Jules Piccard
Max Noether
Heike Kamerlingh Onnes
Ernst Schröder

Gustav Robert Kirchhoff ( allemand : [ˈkɪʁçhɔf] ; 12 mars 1824 - 17 octobre 1887) était un physicien allemand qui a contribué à la compréhension fondamentale des circuits électriques , de la spectroscopie et de l'émission de rayonnement du corps noir par des objets chauffés.

Il a inventé le terme rayonnement du corps noir en 1862. Plusieurs ensembles de concepts différents sont nommés « lois de Kirchhoff » en son honneur, concernant des sujets aussi divers que le rayonnement du corps noir et la spectroscopie, les circuits électriques et la thermochimie. Le prix Bunsen-Kirchhoff pour la spectroscopie porte son nom et celui de son collègue, Robert Bunsen .

Vie et travail

Gustav Kirchhoff est né le 12 mars 1824 à Königsberg , en Prusse , fils de Friedrich Kirchhoff, avocat, et de Johanna Henriette Wittke. Sa famille était luthérienne de l' Église évangélique de Prusse . Il est diplômé de l' Université Albertus de Königsberg en 1847 où il a suivi le séminaire mathématico-physique dirigé par Carl Gustav Jacob Jacobi , Franz Ernst Neumann et Friedrich Julius Richelot . La même année, il s'installe à Berlin , où il reste jusqu'à ce qu'il obtienne une chaire à Breslau . Plus tard, en 1857, il épousa Clara Richelot, la fille de son professeur de mathématiques Richelot. Le couple avait cinq enfants. Clara est décédée en 1869. Il a épousé Luise Brömmel en 1872.

Image en noir et blanc de deux hommes d'âge moyen, l'un ou l'autre appuyé avec un coude sur une colonne en bois au milieu. Les deux portent des vestes longues, et l'homme le plus petit sur la gauche a une barbe.
Kirchhoff (à gauche) et Robert Bunsen , v.  1850

Kirchhoff a formulé ses lois de circuit , qui sont maintenant omniprésentes en génie électrique , en 1845, alors qu'il était encore étudiant. Il a terminé cette étude comme un exercice de séminaire; c'est devenu plus tard sa thèse de doctorat. Il est appelé à l' université de Heidelberg en 1854, où il collabore aux travaux spectroscopiques avec Robert Bunsen . En 1857, il a calculé qu'un signal électrique dans un fil sans résistance voyage le long du fil à la vitesse de la lumière . Il proposa sa loi du rayonnement thermique en 1859, et donna une preuve en 1861. Ensemble, Kirchhoff et Bunsen inventèrent le spectroscope , que Kirchhoff utilisa pour pionnier dans l'identification des éléments du Soleil , montrant en 1859 que le Soleil contenait du sodium. Lui et Bunsen ont découvert le césium et le rubidium en 1861. À Heidelberg, il a dirigé un séminaire mathématico-physique, sur le modèle de Franz Ernst Neumann, avec le mathématicien Leo Koenigsberger . Parmi ceux qui ont assisté à ce séminaire se trouvaient Arthur Schuster et Sofia Kovalevskaya .

Il a grandement contribué au domaine de la spectroscopie en formalisant trois lois qui décrivent la composition spectrale de la lumière émise par les objets incandescents, en s'appuyant substantiellement sur les découvertes de David Alter et Anders Jonas Ångström . En 1862, il reçut la médaille Rumford pour ses recherches sur les raies fixes du spectre solaire et sur l'inversion des raies brillantes dans les spectres de la lumière artificielle. En 1875, Kirchhoff accepte la première chaire dédiée spécifiquement à la physique théorique à Berlin.

Il a également contribué à l' optique , en résolvant soigneusement l' équation d'onde pour fournir une base solide au principe de Huygens (et le corriger dans le processus).

En 1896, il est élu membre de l' American Philosophical Society .

En 1884, il devient membre étranger de l' Académie royale néerlandaise des arts et des sciences .

Kirchhoff mourut en 1887, et fut enterré au cimetière St Matthäus Kirchhof à Schöneberg , Berlin (à quelques mètres des tombes des frères Grimm ). Léopold Kronecker est enterré dans le même cimetière.

Les lois des circuits de Kirchhoff

Article principal: lois de circuit de Kirchhoff

La première loi de Kirchhoff est que la somme algébrique des courants dans un réseau de conducteurs se rencontrant en un point (ou nœud) est nulle. La deuxième loi est que dans un circuit fermé, les sommes dirigées des tensions dans un système fermé sont nulles.

Représentation visuelle des lois de Kirchhoff ou de la spectroscopie

Les trois lois de la spectroscopie de Kirchhoff

Voir aussi : Histoire de la spectroscopie
  1. Un gaz solide, liquide ou dense excité pour émettre de la lumière rayonnera à toutes les longueurs d'onde et produira ainsi un spectre continu.
  2. Un gaz de faible densité excité pour émettre de la lumière le fera à des longueurs d'onde spécifiques, ce qui produit un spectre d'émission .
  3. Si la lumière composant un spectre continu passe à travers un gaz froid de faible densité, le résultat sera un spectre d'absorption.

Kirchhoff ne connaissait pas l'existence de niveaux d'énergie dans les atomes. L'existence de raies spectrales discrètes était connue depuis que Fraunhofer les a découvertes en 1814. Et le fait que les raies formaient un motif mathématique discret a été décrit par Johann Balmer en 1885. Joseph Larmor a expliqué la division des raies spectrales dans un champ magnétique connu sous le nom d' effet Zeeman par l' oscillation des électrons. Mais ces raies spectrales discrètes n'ont pas été expliquées comme des transitions électroniques jusqu'au modèle de Bohr de l'atome en 1913, qui a contribué à conduire à la mécanique quantique .

La loi de Kirchhoff du rayonnement thermique

C'est la loi du rayonnement thermique de Kirchhoff dans laquelle il a proposé une loi universelle inconnue du rayonnement qui a conduit Max Planck à découvrir le quantum d'action menant à la mécanique quantique .

La loi de Kirchhoff de la thermochimie

Voir aussi : Enthalpie standard de réaction § Variation avec la température ou la pression

Kirchhoff a montré en 1858 que, en thermochimie , la variation de la chaleur d'une réaction chimique est donnée par la différence de capacité calorifique entre les produits et les réactifs :

.

L'intégration de cette équation permet d'évaluer la chaleur de réaction à une température à partir de mesures à une autre température.

Travaux

  • Gesammelte Abhandlungen (en allemand). Leipzig : Johann Ambrosius Barth. 1882.
  • Vorlesungen über Electricität und Magnetismus (en allemand). Leipzig : Benedictus Gotthelf Teubner. 1891.
  • Vorlesungen über mathematische Physik . 4 vol., BG Teubner, Leipzig 1876-1894.
    • Vol. 1 : Mécanique . 1. Auflage, BG Teubner, Leipzig 1876 (en ligne ).
    • Vol. 2: Mathematische Optik . BG Teubner, Leipzig 1891 (Herausgegeben von Kurt Hensel, en ligne ).
    • Vol. 3: Electricität und Magnetismus . BG Teubner, Leipzig 1891 (Herausgegeben von Max Planck, en ligne ).
    • Vol. 4: Theorie der Wärme . BG Teubner, Leipzig 1894, Herausgegeben von Max Planck

Voir également

Remarques

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes