Walther Nernst - Walther Nernst

Walther Nernst

Walther Nernst 1900.jpg
Urodzony ( 1864-06-25 )25 czerwca 1864 r
Briesen, Prusy
(obecnie Wąbrzeźno , Polska )
Zmarły 18 listopada 1941 (1941-11-18)(w wieku 77)
Narodowość Niemiecki
Alma Mater Uniwersytet w Zurychu Uniwersytet
Fryderyka Wilhelma
Uniwersytet w Grazu
Uniwersytet Juliusza Maksymiliana w Würzburgu
Znany z Trzecie Prawo Termodynamiki
Lampa
Nernsta Równanie
Nernsta Jazda
Nernsta Efekt
Nernsta Twierdzenie
Nernsta o cieple Potencjał
Nernsta Równanie Nernsta -Plancka
Prawo Nernsta
Nagrody Nagroda Nobla w dziedzinie chemii (1920)
Medal Franklina (1928)
Kariera naukowa
Pola Chemia
Instytucje Uniwersytet Georga Augusta w Getyndze
Uniwersytet Fryderyka Wilhelma Uniwersytet w
Lipsku
Doradca doktorski Friedrich Kohlrausch
Inni doradcy akademiccy Ludwig Boltzmann
Doktoranci Sir Frances Simon
Richard Abegg
Irving Langmuir
Leonid Andrussow
Karl Friedrich Bonhoeffer
Frederick Lindemann
William Duane
Margaret Eliza Maltby
Arnold Eucken
Inni ważni studenci Gilbert N. Lewis
Max Bodenstein
Robert von Lieben
Kurt Mendelssohn
Theodor Wulf
Emil Bose
Hermann Irving Schlesinger
Claude Hudson
Pod wpływem JR Partington
Podpis
Walther Hermann Nernst sig.gif

Walther Hermann Nernst ForMemRS (25 czerwca 1864 – 18 listopada 1941) był niemieckim chemikiem znanym ze swojej pracy w dziedzinie termodynamiki , chemii fizycznej , elektrochemii i fizyki ciała stałego . Jego sformułowanie twierdzenia o cieple Nernsta pomogło utorować drogę trzeciej zasadzie termodynamiki , za którą otrzymał w 1920 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii . Znany jest również z opracowania równania Nernsta w 1887 roku.

życie i kariera

Wczesne lata

Nernst urodził się w Briesen w Prusach Zachodnich (obecnie Wąbrzeźno , Polska) jako syn Gustava Nernsta (1827-1888) i Ottiliego Nergera (1833-1876). Jego ojciec był sędzią wiejskim. Nernst miał trzy starsze siostry i jednego młodszego brata. Jego trzecia siostra zmarła na cholerę . Nernst poszedł do szkoły podstawowej w Graudenz . Studiował fizykę i matematykę na uniwersytetach w Zurychu , Berlinie , Grazu i Würzburgu , gdzie uzyskał doktorat w 1887 r. W 1889 r. habilitował się na Uniwersytecie w Lipsku .

Cechy osobowości

Mówiono, że Nernst był mechanicznie nastawiony na to, że zawsze myślał o sposobach zastosowania nowych odkryć w przemyśle. Jego hobby to polowanie i wędkarstwo. Jego przyjaciel Albert Einstein był rozbawiony „swoją dziecięcą próżnością i samozadowoleniem” „Jego własne badania i laboratorium zawsze przedstawiały aspekty ekstremalnego chaosu, które jego współpracownicy nazwali odpowiednio „stanem maksymalnej entropii”.

Historia rodzinna

Nernst poślubił Emmę Lohmeyer w 1892 roku, z którą miał dwóch synów i trzy córki. Obaj synowie Nernsta zginęli podczas I wojny światowej. Wraz ze swoimi kolegami z Uniwersytetu w Lipsku , Jacobus Henricus van't Hoff i Svante Arrhenius , tworzyli podwaliny nowej teoretycznej i eksperymentalnej dziedziny badań w dziedzinie chemii i zasugerowali podpalenie niewykorzystane pokłady węgla w celu zwiększenia globalnej temperatury. Był głośnym krytykiem Adolfa Hitlera i nazizmu , a dwie z jego trzech córek poślubiły żydowskich mężczyzn. Po dojściu Hitlera do władzy wyemigrowali, jeden do Anglii, a drugi do Brazylii .

Kariera

Walthera Nernsta w 1889 roku.

Nernst rozpoczął studia w Zurychu w 1883 roku, po czym po przerwie w Berlinie wrócił do Zurychu. Pracę magisterską napisał w Grazu, gdzie Boltzmann był profesorem, choć pracował pod kierunkiem Ettinghausena . Odkryli efekt Nernsta : pole magnetyczne przyłożone prostopadle do metalowego przewodnika w gradiencie temperatury powoduje powstanie różnicy potencjałów elektrycznych. Następnie przeniósł się do Würzburga pod Kohlrausch, gdzie złożył i obronił swoją pracę magisterską. Ostwald zwerbował go do pierwszego wydziału chemii fizycznej w Lipsku . Nernst przeniósł się tam jako asystent, pracując nad termodynamiką prądów elektrycznych w roztworach. Awansowany na wykładowcę, krótko wykładał w Heidelbergu, a następnie przeniósł się do Getyngi . Trzy lata później zaproponowano mu profesurę w Monachium , aby utrzymać go w Prusach rząd stworzył dla niego katedrę w Getyndze. Tam napisał słynny podręcznik Chemia teoretyczna , który został przetłumaczony na angielski, francuski i rosyjski. Wyprowadził również równanie Nernsta dla potencjału elektrycznego generowanego przez nierówne stężenia jonu oddzielonego błoną przepuszczalną dla jonu. Jego równanie jest szeroko stosowane w fizjologii komórki i neurobiologii.

Stosowana wówczas żarówka z żarnikiem elektrycznym była ciemna i droga, ponieważ wymagała podciśnienia w żarówce. Nernst wynalazł promiennik ciała stałego z włóknem tlenków metali ziem rzadkich, znany jako glower Nernsta , który nadal jest ważny w dziedzinie spektroskopii w podczerwieni . Ciągłe ogrzewanie omowe żarnika powoduje przewodzenie. Żarnik działa najlepiej w zakresie długości fal od 2 do 14 mikrometrów. Daje jasne światło, ale dopiero po okresie nagrzewania. Nernst sprzedał patent za milion marek, mądrze nie decydując się na tantiemy, ponieważ wkrótce wprowadzono lampę z żarnikiem wolframowym wypełnioną gazem obojętnym. Dzięki swojemu bogactwu Nernst w 1898 roku kupił pierwszy z osiemnastu samochodów, które posiadał za życia, oraz ponad pięćset hektarową posiadłość wiejską do polowań. Zwiększył moc swoich wczesnych samochodów, niosąc butlę podtlenku azotu , którą mógł wstrzyknąć do gaźnika. Po osiemnastu produktywnych latach w Getyndze, badając ciśnienie osmotyczne i elektrochemię oraz przedstawiając teorię przewodnictwa nerwów, przeniósł się do Berlina i otrzymał tytuł Geheimrat

Nernst 1912, portret autorstwa Maxa Liebermanna

W 1905 przedstawił swoje „Nowe twierdzenie o cieple”, znane później jako Trzecia zasada termodynamiki . Pokazał, że gdy temperatura zbliża się do zera absolutnego, entropia zbliża się do zera — podczas gdy energia swobodna pozostaje powyżej zera. Jest to praca, z której jest najlepiej zapamiętany, ponieważ umożliwiła chemikom wyznaczanie energii swobodnej (a więc punktów równowagi) reakcji chemicznych na podstawie pomiarów ciepła. Theodore Richards twierdził, że Nernst ukradł jego pomysł, ale Nernst jest niemal powszechnie uznawany za odkrycie. Nernst zaprzyjaźnił się z cesarzem Wilhelmem , którego przekonał, aby założył Kaiser Wilhelm Gesellschaft na rzecz postępu nauk z kapitałem początkowym w wysokości jedenastu milionów marek. Laboratorium Nernsta odkryło, że w niskich temperaturach ciepło właściwe wyraźnie spada i prawdopodobnie zniknie przy zera absolutnym. Ten spadek był przewidziany dla cieczy i ciał stałych w artykule Alberta Einsteina z 1909 roku na temat mechaniki kwantowej ciepła właściwego w temperaturach kriogenicznych. Nernst był pod takim wrażeniem, że przejechał całą drogę do Zurychu, aby odwiedzić Einsteina, który był stosunkowo nieznany w Zurychu w 1909 roku, więc ludzie mówili: „Einstein musi być mądrym człowiekiem, jeśli wielki Nernst przyjeżdża z Berlina do Zurychu, aby porozmawiać do niego." Nernst i Planck lobbowali za ustanowieniem specjalnej profesury w Berlinie, a Nernst przekazał darowiznę na jej darowiznę. W 1913 pojechali do Szwajcarii, aby przekonać Einsteina do jej zaakceptowania; wymarzona praca: mianowana profesurą na najwyższym uniwersytecie w Niemczech, bez obowiązków dydaktycznych, co daje mu możliwość prowadzenia badań.

W 1911 roku Nernst i Max Planck zorganizowali pierwszą Konferencję Solvaya w Brukseli. W następnym roku, impresjonistów malarz Max Liebermann namalował portret.

W 1914 roku Nernstowie zabawiali współpracowników i studentów, których przywieźli do swojej wiejskiej posiadłości prywatnym wagonem kolejowym, gdy dowiedzieli się, że została wypowiedziana wojna. Ich dwaj starsi synowie weszli do wojska, a ojciec zaciągnął się do ochotniczego korpusu kierowców. Poparł armię niemiecką przeciwko oskarżeniom przeciwnika o barbarzyństwo, podpisując Manifest dziewięćdziesięciu trzech. 21 sierpnia 1914 r. przewiózł dokumenty z Berlina do dowódcy niemieckiej prawicy we Francji, posuwając się z nimi przez dwa tygodnie, aż mógł zobaczyć blask świateł Paryża w nocy. Sytuacja zmieniła się w bitwie nad Marną . Kiedy rozpoczął się pat w okopach, wrócił do domu. Skontaktował się z pułkownikiem Maxem Bauerem , oficerem sztabowym odpowiedzialnym za amunicję, z pomysłem wypędzenia obrońców z ich okopów pociskami uwalniającymi gaz łzawiący. Kiedy jego pomysł został wypróbowany, jednym z obserwatorów był Fritz Haber , który twierdził, że potrzebnych będzie zbyt wiele pocisków, lepiej byłoby wypuścić chmurę trującego gazu cięższego od powietrza; pierwszy atak chmury chloru 22 kwietnia 1915 roku nie był wsparty silnym uderzeniem piechoty, więc szansa, że ​​gaz przełamie impas, zniknęła bezpowrotnie. Nernst został odznaczony Krzyżem Żelaznym II klasy. Jako doradca naukowy sztabu w Cesarskiej Armii Niemieckiej kierował badaniami nad materiałami wybuchowymi, z których większość przeprowadzono w jego laboratorium, gdzie opracowali nadchloran guanidyny . Następnie pracował nad rozwojem moździerzy okopowych. Został odznaczony Krzyżem Żelaznym I klasy, a później Pour le Mérite . Kiedy naczelne dowództwo rozważało rozpętanie nieograniczonej wojny podwodnej, poprosił Kaisera o możliwość ostrzeżenia o ogromnym potencjale Stanów Zjednoczonych jako przeciwnika. Nie chcieli słuchać, Ludendorff zawołał go za „niekompetentne bzdury”. Opublikował swoją książkę Podstawy nowego twierdzenia o cieple . Obaj synowie zginęli na froncie.

W 1918, po studiach z fotochemii , zaproponował teorię atomowej reakcji łańcuchowej. Stwierdzono, że gdy reakcja, w której powstają wolne atomy, które mogą rozkładać cząsteczki docelowe na więcej wolnych atomów, spowoduje reakcję łańcuchową. Jego teoria jest ściśle związana z naturalnym procesem rozszczepienia jądra .

W 1920 roku on i jego rodzina na krótko uciekli za granicę, ponieważ był jednym z naukowców z alianckiej listy zbrodniarzy wojennych. W tym samym roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w uznaniu jego pracy nad termochemią . W latach 1921-1922 został wybrany rektorem Uniwersytetu Berlińskiego. Założył agencję przekazującą rządowe i prywatne fundusze młodym naukowcom i odmówił zostania ambasadorem w Stanach Zjednoczonych. Przez dwa nieszczęśliwe lata był prezesem Physikalisch-Technische Reichsanstalt (Narodowego Laboratorium Fizycznego), gdzie nie radził sobie z „mieszanką przeciętności i biurokracji”. W 1924 został dyrektorem Instytutu Chemii Fizycznej w Berlinie.

W 1927 r. spadek ciepła właściwego w niskich temperaturach rozszerzono na gazy. Studiował teorie promieni kosmicznych i kosmologię.

Chociaż prasowa opisał go jako „całkowicie niemuzykalny” Nernsta opracowała pianinie elektrycznym , tym „ Neo-Bechstein-Flügel ” w 1930 roku w związku z Bechstein i Siemens firm, zastępując brzmiącą płytę ze wzmacniaczami lampowymi . Pianino wykorzystywało przetworniki elektromagnetyczne do wytwarzania elektronicznie zmodyfikowanego i wzmocnionego dźwięku w taki sam sposób, jak gitara elektryczna . W rzeczywistości był pianistą, czasem akompaniującym skrzypcom Einsteina.

W 1933 Nernst dowiedział się, że kolega, z którym miał nadzieję współpracować, został zwolniony z wydziału, ponieważ był Żydem. Nernst natychmiast podjechał do Habera, aby poprosić o stanowisko w jego Instytucie, który nie był kontrolowany przez rząd, tylko po to, by dowiedzieć się, że Haber przenosi się do Anglii. Wkrótce Nernst miał kłopoty z powodu odmowy wypełnienia formularza rządowego dotyczącego jego pochodzenia rasowego. Przeszedł na emeryturę ze swojej profesury, ale został zwolniony z zarządu Instytutu Cesarza Wilhelma. Żył spokojnie na wsi; w 1937 wyjechał do Oksfordu, aby otrzymać tytuł honorowy, odwiedzając również najstarszą córkę, jej męża i troje wnucząt. Nernst doznał ciężkiego ataku serca w 1939 roku. Zmarł w 1941 roku i został pochowany w pobliżu Maxa Plancka , Otto Hahna i Maxa von Laue w Getyndze w Niemczech.

Publikacje

  • Walther Nernst, „ Rozumowanie chemii teoretycznej: dziewięć artykułów (1889–1921) ” (niem. Begründung der Theoretischen Chemie: Neun Abhandlungen, 1889–1921). Frankfurt nad Menem : Verlag Harri Deutsch , ok . 2003. ISBN  3-8171-3290-5
  • Walther Nernst, „ Teoretyczne i eksperymentalne podstawy nowego twierdzenia o cieple” (niem. Die theoretischen und eksperymentellen Grundlagen des neuen Wärmesatzes). Halle [niem.] W. Knapp, 1918 [tr. 1926]. [red., jest to wykaz prac termodynamicznych z instytutu fizykochemicznego Uniwersytetu Berlińskiego (1906–1916); Tłumaczenie dostępne przez Guy Barr LCCN  27-2575
  • Walther Nernst, „ Chemia teoretyczna z punktu widzenia prawa Avogadro i termodynamiki ” (niem. Theoretische Chemie vom Standpunkte der Avogadroschen Regel und der Thermodynamik). Stuttgart, F. Enke, 1893 [wydanie V, 1923]. LCCN  po28-417

Zobacz też

Bibliografia

Cytowane źródła

  • Stone, A. Douglas (2013) Einstein i kwant . Wydawnictwo Uniwersytetu Princeton. ISBN  1-4915-3104-5

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne