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Gustav Kirchhoff, físico que investigó los circuitos eléctricos, la teoría de placas, en química, en óptica, la espectroscopia y la emisión de radiación del cuerpo negro

Gustav Kirchhoff12 de marzo de 1824, en Königsberg (actual Kaliningrado) – 17 de octubre de 1887, en Berlín (Alemania)

Gustav Robert Kirchhoff, desde muy joven mostró facultades académicas lo que se llevó a matricularse en la Universidad Albertus (fundada en 1544 por Albert, el primer duque de Prusia) en donde asistió durante tres años a un seminario de física matemática para introducir a sus alumnos en los métodos de investigación. Durante este tiempo es cuando comenzó a interesarse por la inducción eléctrica y las corrientes eléctricas.

Se graduó en 1847 y se muda a Berlín en una situación con muchas tensiones debido, principalmente, a las condiciones de pobreza de la Confederación Alemana. Hubo disturbios y Luis Felipe I de Francia fue destronado por una sublevación en 1848 que provocó revoluciones en varios estados alemanes y conflictos en Berlín.

Ejerció como docente en un puesto sin cobrar entre 1848 y 1950 mientas rectificaba lo que hasta ese momento se creía respecto a las corrientes eléctricas y electrostáticas.

Le nombraron profesor extraordinario de la universidad de Breslavia (actualmente Wroclaw) y se muda de ciudad. En ese mismo año, resuelve varios problemas concernientes a la deformación de las placas elásticas y conoce al químico Robert Bunsen convirtiéndose en amigos.

En 1854, Bunsen trabaja en Heidelberg y le ofrece a Kirchhoff que se una a él como profesor de física. A partir de ese momento, colaboraron de forma muy fructífera.

En 1862, Kirchhoff propone el nombre de “radiación de cuerpo negro” y postula dos conjuntos de leyes fundamentales, en la teoría clásica de circuitos eléctricos y en la emisión térmica. Aunque a ambas se la conoce como “Leyes de Kirchhoff”, probablemente esta denominación es más común en el ámbito de la ingeniería eléctrica:

  1. Primera Ley de Kirchhoff o ley de los nudos (o nodos): la suma de corrientes que entran a un nudo es igual a la suma de las que salen (Todas las corrientes entrantes y salientes en un nudo suman 0). Para un metal, en el que los portadores de carga son los electrones, la anterior afirmación equivale a decir que los electrones que entran a un nudo en un instante dado son numéricamente iguales a los que salen. Los nudos no acumulan carga (electrones).
  2. Segunda Ley de Kirchhoff o ley de las mallas: la suma de caídas de tensión en un tramo que está entre dos nudos es igual a la suma de caídas de tensión de cualquier otro tramo que se establezca entre dichos nudos.

Sus investigaciones en la radiación del cuerpo negro fueron fundamentales para el desarrollo de la teoría cuántica. El astrónomo y físico Joseph von Fraunhofer había observado las líneas brillantes en el espectro producido por las llamas y notó que aparecían en frecuencias similares a las líneas oscuras en el espectro del Sol. Para hacer un mayor progreso, se requerían las formas puras de estas sustancias, pues al contener impurezas se producía una imagen confusa de las líneas. Kirchhoff fue capaz de hacer este importante avance, produciendo las formas puras de las sustancias estudiadas, y en 1859 pudo darse cuenta de que cada elemento tenía características únicas en el espectro. Presentó su ley de la radiación enunciando lo descubierto, diciendo que para un átomo o molécula dada, la emisión y absorción de frecuencias son las mismas.

Propuso las tres leyes empíricas que describen la emisión de luz por objetos incandescentes:

  • Un objeto sólido caliente produce luz en un espectro continuo.
  • Un gas tenue produce luz con líneas espectrales en longitudes de onda discretas que dependen de la composición química del gas.
  • Un objeto sólido a alta temperatura rodeado de un gas tenue a temperaturas inferiores produce luz en un espectro continuo con huecos en longitudes de onda discretas cuyas posiciones dependen de la composición química del gas.

La justificación de estas leyes fue dada más tarde por el físico Niels Bohr, contribuyendo decisivamente al nacimiento de la mecánica cuántica.

En 1861, Kirchhoff y Bunsen estudiaron el espectro del Sol identificando los elementos químicos de la atmósfera solar y descubriendo dos nuevos elementos en el transcurso de sus investigaciones, el cesio y el rubidio.

A Kirchhoff se le conoce por ser el primero en explicar las líneas oscuras del espectro del Sol como resultado de la absorción de longitudes de onda particulares conforme la luz pasa a través de los gases presentes en la atmósfera solar, revolucionando con ello la astronomía.

A medida que su salud empeoraba debido a una discapacidad que le obligaba a pasar gran parte de su vida en muletas o en silla de ruedas, le resultaba más difícil practicar la experimentación, por lo que cuando en 1875 le ofrecieron la cátedra de física matemática en Berlín, la aceptó para poder continuar haciendo contribuciones a la enseñanza y realizar investigación teórica.