Gustav Kirchhoff va néixer el 12 de març de 1824 aKönigsberg,Prússia, fill de Friedrich Kirchhoff, advocat, i de Johanna Henriette Wittke.[3] La seva família era de confessió luterana i afiliada a l'Església Evangèlica dePrússia. La família pertanyia a la pròspera comunitat intel·lectual de Königsberg, i Gustav, el fill més dotat dels Kirchhoff, va ser educat amb la convicció que el servei a Prússia era l'únic camí possible per a ell.[4] En aquella època, els professors universitaris també eren funcionaris públics, de manera que els seus pares van considerar que la docència universitària era la millor manera perquè algú amb grans capacitats acadèmiques contribuís al país.
Es va graduar el 1847 a laUniversitat Albertus de Königsberg, que havia estat fundada en 1544 per Albert, el primer duc de Prússia.Franz Ernst Neumann iCarl Gustav Jacob Jacobi havien instaurat conjuntament un seminari de física matemàtica per introduir els seus alumnes als mètodes de recerca. De 1843 a 1846 Kirchhoff va assistir al seminari matemàtic-físic dirigit perCarl Gustav Jacob Jacobi,[5]Franz Ernst Neumann iFriedrich Julius Richelot. Quan Kirchhoff va començar a estudiar a Königsberg, Neumann va centrar el seu interès cap a lainducció elèctrica. De fet, Neumann va publicar el primer dels seus dos estudis especialitzats en inducció el 1845, mentre Kirchhoff estudiava amb ell. Kirchhoff va ser instruït en matemàtiques a la Universitat de Königsberg perFriedrich Jules Richelot. Mentre estava estudiant amb Neumann, Kirchhoff va fer la seva primera contribució excel·lent en la investigació relacionada amb els corrents elèctrics.[1]
El mateix any, es va traslladar aBerlín, on va romandre fins que va rebre una càtedra aBreslau. Més tard, el 1857, es va casar amb Clara Richelot, filla del professor i amb qui va tenir cinc fills. Clara va morir el 1869 i Kirchhoff es va tornar a casar el 1872 amb Luise Brömmel.[6]
Kirchhoff va formular les seveslleis de circuits, que ara són omnipresents enl'enginyeria elèctrica, el 1845, quan encara era estudiant. Va iniciar l'estudi com a exercici de seminari i més tard el va desenvolupar en la seva tesi doctoral. Va ser reclamat a laUniversitat de Heidelberg el 1854, on va col·laborar en treballs espectroscòpics ambRobert Bunsen, amb qui va acabar formant una gran amistat.[7] El 1857, va calcular que un senyal elèctric en un cablesense resistència viatja a través del cable a lavelocitat de la llum.[8] Va proposar la sevallei de la radiació tèrmica el 1859, i va donar una prova el 1861. Kirchhoff i Bunsen van inventar l'espectroscopi, que Kirchhoff va utilitzar per ser pioner en la identificació delselements del Sol, demostrant el 1859 que el Sol contésodi. El 1861, els dos van descobrir elcesi i elrubidi.[9] AHeidelberg va dirigir un seminari matemàtic-físic, inspirat en el de Franz Ernst Neumann, amb el matemàticLeo Königsberger. Entre els que van anar a aquest seminari hi haviaArthur Schuster iSófia Kovalévskaya.
Va contribuir molt al camp de l'espectroscòpia en formalitzar tres lleis que descriuen la composicióespectral de lallum emesa per objectes incandescents, basant-se substancialment en els descobriments deDavid Alter iAnders Jonas Ångström. El 1862, se li va concedir lamedalla Rumford per les investigacions fetes sobre les línies fixes de l'espectre solar i sobre la inversió de les línies brillants en l'espectre de la llum artificial. El 1875 Kirchhoff va acceptar la primera càtedra dedicada específicament a lafísica teòrica a Berlín. El treball de Kirchhoff en la radiació del cos negre va ser fonamental per al desenvolupament de la teoria quàntica. L'astrònom i físicJoseph von Fraunhofer havia observat les línies brillants a l'espectre produït per les flames i va notar que apareixien enfreqüències similars a les línies fosques a l'espectre delSol. Per fer un progrés més gran, es requerien disposar de mostres pures d'aquestes substàncies, ja que en contenir impureses es produïa una imatge confusa de les línies. Kirchhoff va ser capaç de fer aquest important avenç, produint les formes pures de les substàncies estudiades, i el 1859 va poder adonar-se que cada element tenia característiques úniques a l'espectre. Va presentar la sevallei de la radiació enunciant el descobriment, dient que per a unàtom omolècula donada, l'emissió i absorció de freqüències són les mateixes.[10]
Kirchhoff va morir el 1887 i va ser enterrat a l'antic cementiri de sant Mateu aSchöneberg, Berlín (a pocs metres de les tombes delsgermans Grimm).Leopold Kronecker també està enterrat al mateix cementiri.
La primera llei de Kirchhoff és que la suma algebraica de corrents en una xarxa de conductors que es troben en un punt (o node) és zero. La segona llei és que en un circuit tancat, les sumes dirigides de les tensions del sistema són zero.
Representació visual de les lleis de l'espectroscòpia de Kirchhoff
Un gas sòlid, líquid o dens excitat per a emetre llum irradiarà a totes les longituds d'ona i, per tant, produirà un espectre continu.
Un gas de baixa densitat excitat per a emetre llum el farà amb longituds d'ona específiques, i això produeix unespectre d'emissió.
Si la llum que compon un espectre continu passa a través d'un gas fresc de baixa densitat, el resultat serà un espectre d'absorció.
Kirchhoff desconeixia l'existència denivells d'energia als àtoms. L'existència de línies espectrals discretes era coneguda des queFraunhofer les va descobrir el 1814.Johann Balmer va descriure el 1885 que les línies formaven un patró matemàtic discret.Joseph Larmor va explicar la divisió de leslínies espectrals en uncamp magnètic conegut com aefecte Zeeman per l'oscil·lació dels electrons.[15] Aquestes línies espectrals discretes no es van explicar com a transicions d'electrons fins almodel de Bohr de l'àtom el 1913, que va ajudar a conduir a lamecànica quàntica.
Va ser lallei de radiació tèrmica de Kirchhoff[16] en la qual va proposar una llei universal desconeguda per a la radiació que va portar aMax Planck al descobriment de l'acció quàntica que va conduir a lamecànica quàntica.
Kirchhoff va mostrar el 1858 que, en latermoquímica, la variació de la calor d'una reacció química està donada per la diferència en lacapacitat de calor entre productes i reactants:
.
La integració d'aquesta equació permet avaluar la calor de reacció a una temperatura a partir de mesures a una altra temperatura.
O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. «Gustav Robert Kirchhoff» (en anglès). MacTutor History of Mathematics archive. School of Mathematics and Statistics, University of St Andrews, Scotland.
Rosenfeld, L. «Kirchhoff, Gustav Robert» (en anglès). Complete Dictionary of Scientific Biography, 2008. [Consulta: 19 març 2017].
Gerlach, Walther. «Kirchhoff, Gustav» (en alemany). Neue Deutsche Biographie, 1977. [Consulta: 28 setembre 2025].
Dörflinger, Gabriele. «Kirchhoff, Gustav» (en alemany). Historia Mathematica Heidelbergensis, 2024. [Consulta: 28 setembre 2025].
