Gustav Robert Kirchhoff ( 12. maaliskuuta 1824 Konigsberg ? 17. lokakuuta 1887 Berliini ) ^[1] oli preussilainen fyysikko , joka tunnetaan erityisesti sahkopiirien virran jakautumista ja potentiaalia koskevista laeistaan. Yhdessa Robert Bunsenin kanssa han loi teoreettisen pohjan kemialliselle analyysille spektrianalyysin keinoin. ^[2]

Elama [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Kirchhoff syntyi Preussin Konigsbergissa 12. maaliskuuta 1824. Hanen isansa oli konigsbergilainen lakineuvoja Friedrich Kirchhoff ja hanen aitinsa Johanna Henriette Wittke. Perhe oli osa Konigsbergin kukoistavaa alymystoa . Jo nuorena Gustavin annettiin ymmartaa, etta hanen tehtavansa olisi palvella Preussin kuningaskuntaa. Yliopistoprofessorit olivat tuolloin Preussissa virkamiehia ja hanen vanhempansa kokivat, etta oikea paikka Gustaville olisi akateeminen maailma. Ottaen huomioon hanen akateemisuutta ilmentava kykynsa koulussa, Gustavin ura olikin luontevaa jatkumoa taman opiskeluille. Nuori Kirchhoff opiskeli Konigsbergissa Kneiphof Gymnasiumissa ja jatkoi opintojaan Konigsbergin Albertus-yliopistossa , jossa Kirchhoff tuli 18-vuotiaana siihen tulokseen, etta fysiikka olisi hanen alansa; tiede kehittyi tuohon aikaan vauhdilla ja Kirchhoffilla oli vahvoja taipumuksia matemaattiseen ajatteluun. Matematiikkaa hanelle opetti Friedrich Julius Richelot ja fysiikkaa Franz Neumann , jonka opetuksen myota matemaattisesti lahjakas Kirchhoff kiinnostui matematiikasta entisestaan. ^[1]

Vuonna 1845 viela opiskellessaan Konigsbergissa Kirchhoff julkaisi ohuiden, erityisesti pyoreiden, levyjen sahkonjohtamiskyvysta artikkelin. Siina han esitteli kaksi tarkeaa teoreemaansa, jotka nykyaan tunnetaan Kirchhoffin lakeina . Nama lait mahdollistivat monimutkaisempien sahkopiirien sahkovirtojen, jannitteiden ja resistanssien laskemisen. Lait seurasivat Ohmin laeista , mutta Kirchhoff osoitti ilmiomaista matemaattista taitoa tavalla, jolla han yleisti asian. Tassa vaiheessa han ei ollut tietoinen Ohmin lammon virtauksen ja sahkon virtauksen valisesta analogiasta, mika johti vaaraan kasitykseen sahkovirroista. Koska lampoa ei siirtynyt aineeseen tasaisessa lammossa, uskottiin, etta tasavirtaa ei voi olla johtimessa. Kirchhoff ymmarsi lopulta taman virheen ja esitti, kuinka sahkovirtojen ja elektrostatiikan teoriat tulisi yhdistaa. ^[1]

4. syyskuuta Kirchhoff valmistui Konigsbergin yliopistosta ja muutti Berliiniin myohemmin samana vuonna. Han ajoitti muuttamisensa huonosti, silla tyottomyys ja katovuodet olivat aiheuttaneet tyytymattomyyteen ja levottomuuksiin. Saksan liiton valtioissa oli lukuisia vallankumouksia, ja Ranskan viimeisen kuninkaan Ludvig Filip I:n syokseminen vallasta Euroopan hulluna vuonna 1848 lisasi levottomuuksien maaraa Saksan liitossa. ^[1] Kevaalla 1848 Kirchhoffin kuitenkin onnistui aloittaa ammattilaisuransa Privat-Docentina , silla ymparoivan maailman tapahtumilla ei juurikaan ollut vaikutusta haneen. Berliinissa Kirchhoff opetti palkattomasti 1848?1850 samalla korjaten yleistetyn kasityksen sahkovirroista ja elektrostatiikasta. Berliinista han lahti Breslaun kaupunkiin (nykyinen Wrocław ) vuonna 1850, jolloin han ratkaisi elastisten levyjen muodonmuutoksen ongelman. Teorian alkuperaisen muodon olivat kehittaneet ranskalaiset Sophie Germain ja Simeon Denis Poisson , mutta yhta lailla ranskalainen Claude-Louis Navier oli keksinyt oikeat differentiaaliyhtalot pari vuotta myohemmin. Ongelmat sailyivat, mutta Kirchhoff onnistui ratkaisemaan ne kayttamalla variaatiolaskentaa . Breslaussa Kirchhoff tapasi Robert Bunsenin 1851 ja ystavystyi hanen kanssaan. Vuonna 1854 Heidelbergissa tyoskenteleva Bunsen rohkaisi Kirchhoffia muuttamaan sinne, ja Kirchhoff hyvaksyikin fysiikan professuurin sielta. Kaksikko aloitti hedelmallisen yhteistyon. Vuonna 1861 he tarkkailivat Auringon spektria ja pystyivat tunnistamaan Auringon ilmakehan alkuaineet. He loysivat myos kaksi uutta alkuainetta, cesiumin ja rubidiumin . Kirchhoffin selitys siita, etta Auringon emissiospektrin mustat viivat johtuvat absorptiosta tietyilla aallonpituuksilla valon kulkiessa Auringon atmosfaarin kaasujen lapi, on kenties tunnetuin. Tama havainto aloitti tahtitieteessa uuden aikakauden. Vuonna 1857 Kirchhoff meni naimisiin entisen matematiikan professorinsa Friedrich Richelotin tyttaren Clara Richelotin kanssa. Merkittavista saavutuksistaan huolimatta Kirchhoff ei ollut ainoa sahkovirtojen parissa tyoskenteleva tutkija. Wilhelm Weber ja Rudolf Kohlrauch tyoskentelivat myos samanlaisten sahkovirtojen luonteen parissa ja julkaisivat samantyylisia tuloksia kuin Kirchhoff 1857 liittyen sahkokentan etenemisnopeuteen erittain hyvin johtavassa johtimessa. Seka Kirchhoff etta Weber havaitsivat, etta nopeus oli riippuvainen johtimen luonteesta ja oli miltei yhta suuri kuin valonnopeus . Molemmat kuitenkin olettivat taman olevan vain sattumaa eivatka ottaneet sita askelta, minka Maxwell otti viisi vuotta myohemmin esittaessaan, etta valo on sahkomagneettinen ilmio. Kirchhoffin merkitys on olennaista myos kvanttifysiikan nakokulmasta: han julkaisi vuonna 1862 perusteet mustan kappaleen sateilylle . Fraunhofer oli tarkkaillut liekkien spektrien kirkkaita viivoja ja havainnut, etta ne ilmenevat samankailtaisella taajuudella kuin tietyt mustat viivat Auringon spektrissa. Han kuitenkin olisi tarvinnut aineiden puhtaita muotoja, silla epapuhtaudet aiheuttivat ylimaaraisia viivoja spektriin. Kirchhoff teki asiassa lapimurron onnistuessaan tuottaa puhtaampia aineita. Vuonna 1859 hanen onnistui havaita, etta kullakin alkuaineella oli yksilollinen spektri. Han esitteli sateilylakinsa, jonka mukaan kullakin atomilla tai molekyylilla emissio - ja absorptiospektri on sama.

Tieteelliset saavutukset [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Kirchhoffin lait sahkovirtapiireille [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Paaartikkeli: Kirchhoffin piirilait

Kirchhoffin I laki [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Kirchhoffin ensimmaisen lain mukaan virtapiirissa haarautumispisteeseen tulevien sahkovirtojen summa on yhta suuri kuin haarautumispisteesta lahtevien sahkovirtojen summa.

Kirchhoffin II laki [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Kirchhoffin toisen lain mukaan suljetussa virtapiirissa potentiaalimuutosten summa on nolla eli ∑? V = 0.

Mustan kappaleen sateily [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Yhtena suurimmista fysikaalisista saavutuksistaan Kirchhoff todisti vuonna 1859 epasuorasti vaitteen, etta mustan kappaleen emittoiman sateilyn energiatiheys eli intensiteetti differentiaalista aallonpituusvalia

• (λ, λ+dλ)

kohti on vain aallonpituuden λ ja absoluuttisen lampotilan T funktio

• Rλ = dRdλ = fλ, T()Rλ[ ]=Wm3 (61?1).

Funktion muotoa han ei kuitenkaan selvittanyt. Myohemmin sen selvittamiseen ottivat menestyksekkaasti osaa muun muassa Jo?ef Stefan ja Ludwig Boltzmann . Kirchhoff ja Robert Bunsen tyoskentelivat yhdessa Heidelbergin yliopistossa ja kehittivat spektroskopiaa , jossa kappaleen lahettama sateily hajotetaan eri aallonpituus- tai taajuuskomponentteihinsa prismalla, ja sateilyn voimakkuudesta eri aallonpituusalueilla paatellaan sen kemiallista koostumusta.

Katso myos [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

• Stefanin?Boltzmannin laki
• Kirchhoffin piirilait

Lahteet [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Aiheesta muualla [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

• Lindell, Ismo:  Sahkon pitka historia , s. 154?155. "Piiritekniikan kehitysta". Helsinki: Otatieto, 2009. ISBN 978-951-672-358-0 .

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Gustav Kirchhoff Wikimedia Commonsissa

Auktoriteettitunnisteet Kansainvaliset FAST ISNI VIAF WorldCat Kansalliset Norja Ranska 2 BnF data 2 Katalonia Saksa Israel Yhdysvallat Japani T?ekki Australia Kreikka Alankomaat Puola Tieteilijat CiNii MathSciNet Mathematics Genealogy Project zbMATH Henkilot Deutsche Biographie Trove Muut SNAC IdRef