Josef Stefan ( en esloveno : Jožef Štefan ; 24 de marzo de 1835 - 7 de enero de 1893) [1] fue un físico , matemático y poeta esloveno de Carintia del Imperio austríaco .
Stefan nació en el pueblo de St. Peter (en esloveno: Sveti Peter ) en las afueras de Klagenfurt , hijo de Aleš (Aleksander) Stefan (1805-1872) y Marija Startinik (1815-1863). Sus padres, ambos de etnia eslovena, no se casaron hasta que Josef tenía once años. Los Stefan eran de medios modestos; su padre era ayudante de molienda y su madre trabajaba como criada. Josef era su único hijo. [2]
Stefan asistió a la escuela primaria en Klagenfurt, donde mostró talento y fue recomendado para inscribirse en el Liceo de Klagenfurt en 1845. A los trece años, experimentó el año revolucionario de 1848 , que lo inspiró a mostrar simpatía hacia el movimiento literario y nacional esloveno.
Después de graduarse como el mejor de su clase en la escuela secundaria, consideró brevemente unirse a la Orden Benedictina , pero su gran interés por la física prevaleció. Se fue a Viena en 1853 para estudiar matemáticas y física . Su profesor de física en el gimnasio fue Karel Robida, quien escribió el primer libro de texto de física en esloveno. Stefan luego obtuvo su habilitación en física matemática en la Universidad de Viena en 1858. Durante sus años de estudiante, también escribió y publicó varios poemas en esloveno.
Stefan enseñó física en la Universidad de Viena, fue director del Instituto de Física desde 1866, vicepresidente de la Academia de Ciencias de Viena y miembro de varias instituciones científicas en Europa. Murió en Viena , Austria-Hungría. Su vida y su obra fueron ampliamente documentadas por el físico Janez Strnad .
Stefan publicó cerca de 80 artículos científicos, la mayoría en los Boletines de la Academia de Ciencias de Viena. [3] Es más conocido por haber creado la ley de Stefan en 1879, una ley de potencia física que establece que la radiación total de un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura termodinámica T :
Derivó esta ley de las mediciones de los físicos franceses Dulong y Petit . Como tanto la radiación incidente como la emisión de cuerpo negro son siempre iguales, esta ecuación se aplica igualmente a la temperatura de cualquier cuerpo ideal sujeto a la radiación incidente a través de su superficie. En 1884, el alumno de Stefan, Ludwig Boltzmann, amplió la ley para que se aplicara a las emisiones de cuerpo gris y, por lo tanto, se la conoce como ley de Stefan-Boltzmann . Boltzmann trató un motor térmico con luz como materia en funcionamiento. Esta ley es la única ley física de la naturaleza que lleva el nombre de un físico esloveno. Hoy, la ley se deriva de la ley de Planck de la radiación de cuerpo negro:
Con su ley, Stefan determinó la temperatura de la superficie del Sol , que calculó en 5.430 °C (9.810 °F). Este fue el primer valor razonable de la temperatura del Sol.
Stefan realizó las primeras mediciones de la conductividad térmica de los gases, trató la evaporación y, entre otras cosas, estudió la difusión y la conducción de calor en fluidos . Por su tratado sobre óptica , la Universidad de Viena le otorgó el Premio Lieben . Debido a sus primeros trabajos en el cálculo de las tasas de evaporación y difusión, el flujo de una gota o partícula que se induce por evaporación o sublimación en la superficie ahora se llama flujo de Stefan .
Muy importantes son también sus ecuaciones electromagnéticas , definidas en notación vectorial , y sus trabajos sobre la teoría cinética del calor. Stefan fue uno de los primeros físicos de Europa que comprendió plenamente la teoría electromagnética de Maxwell y uno de los pocos fuera de Inglaterra que la amplió. Calculó la inductividad de una bobina con una sección transversal cuadrática y corrigió el error de cálculo de Maxwell. También investigó un fenómeno llamado efecto pelicular , en el que la corriente eléctrica de alta frecuencia es mayor en la superficie de un conductor que en su interior.
En matemáticas, son muy conocidos los problemas de Stefan o problemas de Stefan con límite móvil. El problema fue estudiado por primera vez por Lamé y Clapeyron en 1831. Stefan resolvió el problema cuando estaba calculando la velocidad de crecimiento de una capa de hielo sobre el agua ( ecuación de Stefan [4] ).
Varios conceptos de física y matemáticas llevan el nombre de Joseph Stefan:
El Instituto Jožef Stefan , el principal centro científico de Eslovenia , también lleva su nombre y además:
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