Wissen ist der Tod der Forschung.
Walther Hermann Nernst war ein deutscher Chemiker, bekannt für seine Arbeiten in Thermodynamik, physikalischer Chemie, Elektrochemie und Festkörperphysik. Seine Formulierung des Nernst-Wärmesatzes trug wesentlich zur Vorbereitung des dritten Hauptsatzes der Thermodynamik bei, wofür er 1920 den Nobelpreis für Chemie erhielt. Er ist auch bekannt für die Entwicklung der Nernst-Gleichung im Jahr 1887.
Leben und Karriere
Frühe Jahre
Nernst wurde in Briesen in Westpreußen, heute Wąbrzeźno, Polen, geboren. Seine Eltern waren Gustav Nernst (1827–1888) und Ottilie Nerger (1833–1876). Sein Vater war ein Landgerichtsrat. Nernst hatte drei ältere Schwestern und einen jüngeren Bruder. Seine dritte Schwester starb an Cholera. Nernst besuchte die Grundschule in Graudenz. Er studierte Physik und Mathematik an den Universitäten Zürich, Berlin, Graz und Würzburg, wo er 1887 seinen Doktortitel erhielt. 1889 beendete er seine Habilitation an der Universität Leipzig.
Persönliche Eigenschaften
Es wurde gesagt, dass Nernst praktisch veranlagt war, da er ständig überlegte, wie man neue Entdeckungen in der Industrie anwenden könnte. Seine Hobbys waren Jagd und Fischen. Sein Freund Albert Einstein war amüsiert von „seiner kindlichen Eitelkeit und Selbstgefälligkeit". „Sein eigenes Arbeitszimmer und Labor präsentierten sich immer in äußerstem Chaos, das seine Mitarbeiter treffend als ‚den Zustand maximaler Entropie' bezeichneten".
Familiengeschichte
Nernst heiratete 1892 Emma Lohmeyer, mit der er zwei Söhne und drei Töchter hatte. Beide Söhne von Nernst starben im Ersten Weltkrieg. Zusammen mit seinen Kollegen an der Universität Leipzig, Jacobus Henricus van't Hoff und Svante Arrhenius, legte er die Grundlagen für ein neues theoretisches und experimentelles Forschungsgebiet innerhalb der Chemie und schlug vor, ungenutzte Kohleflöze in Brand zu setzen, um die globale Temperatur zu erhöhen. Er war ein lauter Kritiker von Adolf Hitler und dem Nationalsozialismus, und zwei seiner drei Töchter heirateten jüdische Männer. Nach Hitlers Machtübernahme emigrierten sie, eine nach England und die andere nach Brasilien.
Karriere
Nernst begann sein Studium 1883 in Zürich, dann nach einer Zeit in Berlin kehrte er nach Zürich zurück. Er schrieb seine Dissertation in Graz, wo Boltzmann Professor war, obwohl er unter der Anleitung von Ettinghausen arbeitete. Sie entdeckten den Nernst-Effekt: dass ein senkrecht zu einem metallischen Leiter in einem Temperaturgradienten angelegtes Magnetfeld zu einer elektrischen Potentialdifferenz führt. Anschließend zog er zu Kohlrausch nach Würzburg, wo er seine Dissertation einreichte und verteidigte. Ostwald rekrutierte ihn für die erste Abteilung für physikalische Chemie in Leipzig. Nernst zog dorthin als Assistent und arbeitete an der Thermodynamik elektrischer Ströme in Lösungen. Befördert zum Privatdozenten, lehrte er kurzzeitig in Heidelberg und zog dann nach Göttingen. Drei Jahre später erhielt er ein Angebot für eine Professur in München, aber um ihn in Preußen zu halten, schuf die Regierung einen Lehrstuhl für ihn in Göttingen. Dort schrieb er ein berühmtes Lehrbuch Theoretische Chemie, das ins Englische, Französische und Russische übersetzt wurde. Er leitete auch die Nernst-Gleichung für das elektrische Potential ab, das durch ungleiche Konzentrationen eines Ions entsteht, die durch eine für das Ion durchlässige Membran getrennt sind. Seine Gleichung wird weit verbreitet in der Zellphysiologie und Neurobiologie verwendet.
Die damals verwendete Kohlenstoff-Glühlampe war dunkel und teuer, da sie ein Vakuum in ihrer Glühbirne benötigte. Nernst erfand einen Festkörper-Strahler mit einem Glühfaden aus Seltenerd-Oxyden, bekannt als Nernst-Glühstrahler, der immer noch wichtig in der Infrarot-Spektroskopie ist. Kontinuierliche ohmsche Heizung des Fadens führt zu Wärmeleitung. Der Glühstrahler funktioniert am besten im Wellenlängenbereich von 2 bis 14 Mikrometern. Er erzeugt helles Licht, aber erst nach einer Aufwärmphase. Nernst verkaufte das Patent für eine Million Mark und wählte weise keine Lizenzgebühren, da bald die Wolframglühlampe mit Edelgas eingeführt wurde. Mit seinem Reichtum kaufte Nernst 1898 das erste von achtzehn Automobilen, die er in seinem Leben besaß, und ein Landgut von mehr als fünfhundert Hektar zum Jagen. Er erhöhte die Leistung seiner frühen Automobile, indem er einen Behälter mit Distickstoffmonoxid mitführte, das er in den Vergaser injizieren konnte. Nach achtzehn produktiven Jahren in Göttingen, in denen er osmotischen Druck und Elektrochemie untersuchte und eine Theorie der Nervenleitfähigkeit präsentierte, zog er nach Berlin und erhielt den Titel Geheimrat.
1905 schlug er seinen „Neuen Wärmesatz" vor, später als der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik bekannt. Er zeigte, dass sich bei Annäherung an den absoluten Nullpunkt die Entropie dem Wert Null nähert – während die freie Energie oberhalb von Null bleibt. Dies ist die Arbeit, für die er am besten in Erinnerung behalten wird, da sie es Chemikern ermöglichte, freie Energien und daher Gleichgewichtspunkte chemischer Reaktionen aus Wärmemessungen zu bestimmen. Theodore Richards behauptete, dass Nernst seine Idee gestohlen habe, aber Nernst wird fast universell der Entdeckung zugerechnet. Nernst wurde freundschaftlich mit Kaiser Wilhelm verbunden, den er überredete, die Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften mit einem Startkapital von elf Millionen Mark zu gründen. Nernsts Labor entdeckte, dass bei niedrigen Temperaturen spezifische Wärmen stark abfielen und wahrscheinlich beim absoluten Nullpunkt verschwinden würden. Dieser Abfall wurde für Flüssigkeiten und Feststoffe in einem Papier von Albert Einstein aus dem Jahr 1909 über die Quantenmechanik spezifischer Wärmen bei kryogenen Temperaturen vorhergesagt. Nernst war so beeindruckt, dass er bis nach Zürich reiste, um Einstein zu besuchen, der 1909 in Zürich noch relativ unbekannt war, so dass die Leute sagten: „Einstein muss ein kluger Kerl sein, wenn der große Nernst extra aus Berlin nach Zürich reist, um mit ihm zu sprechen." Nernst und Planck setzten sich dafür ein, eine spezielle Professur in Berlin zu gründen, und Nernst spendete für deren Ausstattung. 1913 reisten sie in die Schweiz, um Einstein zur Annahme zu überreden; ein Traumjob: eine benannte Professur an der Top-Universität Deutschlands, ohne Lehrpflichten, frei für Forschung.
1911 organisierten Nernst und Max Planck die erste Solvay-Konferenz in Brüssel. Im folgenden Jahr malte der impressionistische Maler Max Liebermann sein Porträt.
1914 unterhielten die Nernsts Kollegen und Studenten, die sie in einem privaten Eisenbahnwagen auf ihrem Landgut mitgebracht hatten, als sie erfuhren, dass der Krieg erklärt worden war. Ihre beiden älteren Söhne traten der Armee bei, während der Vater sich in das freiwillige Fahrkorps einreihte. Er unterstützte die deutsche Armee gegen die Vorwürfe des Gegners der Barbarei, indem er das Manifest der Dreiundneunzig unterzeichnete. Am 21. August 1914 fuhr er Dokumente von Berlin zum Kommandeur des deutschen rechten Flügels in Frankreich und rückte mit ihnen zwei Wochen lang vor, bis er das Glühen der Lichter von Paris in der Nacht sehen konnte. Der Wendepunkt kam in der Schlacht an der Marne. Als das Stellungskriegschachered begann, kehrte er nach Hause zurück. Er kontaktierte Oberst Max Bauer, den Stabsoffizier für Munition, mit der Idee, die Verteidiger aus ihren Schützengräben mit Granaten zu treiben, die Tränengas freigeben würden. Als seine Idee ausprobiert wurde, war einer der Beobachter Fritz Haber, der argumentierte, dass zu viele Granaten nötig wären, es wäre besser, eine Wolke von schwererem-als-Luft-Giftgas freizusetzen; der erste Chlorgasangriff am 22. April 1915 wurde nicht von einem starken Infanterieangriff unterstützt, daher war die Chance, dass Gas den Stellungskrieg durchbricht, unwiederbringlich verloren. Nernst erhielt das Eiserne Kreuz zweiter Klasse. Als wissenschaftlicher Berater des Stabes in der Kaiserlich Deutschen Armee leitete er Forschungen an Sprengstoffen, von denen vieles in seinem Labor durchgeführt wurde, wo sie Guanidin-Perchlorat entwickelten. Dann arbeitete er an der Entwicklung von Minenwerfer. Ihm wurden das Eiserne Kreuz erster Klasse und später der Pour le Mérite verliehen. Als das Oberkommando die Entfesselung des uneingeschränkten U-Boot-Krieges in Betracht zog, bat er den Kaiser um die Gelegenheit, vor dem enormen Potenzial der Vereinigten Staaten als Gegner zu warnen. Sie wollten nicht zuhören, Ludendorff beschimpfte ihn für „inkompetenten Unsinn." Er veröffentlichte sein Buch Die Grundlagen des neuen Wärmesatzes. Beide Söhne waren an der Front gestorben.
1918 schlug er nach dem Studium der Photochemie die Theorie der Atomkettenreaktion vor. Sie besagte, dass eine Reaktion, bei der freie Atome entstehen, die Zielmoleküle in mehr freie Atome zerlegen würde, zu einer Kettenreaktion führen würde. Seine Theorie ist eng mit dem natürlichen Prozess der Kernspaltung verwandt.
1920 floh er und seine Familie kurzzeitig ins Ausland, da er einer der Wissenschaftler auf der Kriegsverbrecherliste der Alliierten war. Später in diesem Jahr erhielt er den Nobelpreis für Chemie in Anerkennung seiner Arbeiten zur Thermochemie. Er wurde zum Rektor der Berliner Universität für 1921–1922 gewählt. Er richtete eine Agentur ein, um staatliche und private Mittel an junge Wissenschaftler zu leiten, und lehnte ab, Botschafter in den Vereinigten Staaten zu werden. Zwei unglückliche Jahre lang war er Präsident der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt Nationale Physikalische Laboratorium, wo er mit dem „Gemisch aus Mittelmäßigkeit und Bürokratie" nicht zurecht kam. 1924 wurde er Direktor des Instituts für Physikalische Chemie in Berlin.
1927 wurde die Abnahme der spezifischen Wärme bei niedrigen Temperaturen auf Gase ausgedehnt. Er studierte die Theorien der kosmischen Strahlen und Kosmologie.
Obwohl eine Pressemitteilung ihn als „völlig unmusikalisch" beschrieb, entwickelte Nernst 1930 ein elektrisches Klavier, den „Neo-Bechstein-Flügel", in Zusammenarbeit mit den Unternehmen Bechstein und Siemens, wobei er den Resonanzboden durch Röhrenverstärker ersetzte. Das Klavier nutzte elektromagnetische Tonabnehmer, um elektronisch modifizierte und verstärkte Töne auf die gleiche Weise wie eine elektrische Gitarre zu erzeugen. Tatsächlich war er ein Pianist und begleitete manchmal Einsteins Geige.
1933 erfuhr Nernst, dass ein Kollege, mit dem er zusammenarbeiten wollte, aus der Abteilung entlassen worden war, weil er Jude war. Nernst fuhr sofort mit dem Taxi zu Haber, um eine Position in seinem Institut zu beantragen, das nicht von der Regierung kontrolliert wurde, nur um zu erfahren, dass Haber nach England zog. Bald hatte Nernst Probleme, weil er sich weigerte, ein Regierungsformular über seine rassische Herkunft auszufüllen. Er trat von seiner Professur zurück, wurde aber aus dem Vorstand des Kaiser-Wilhelm-Instituts entlassen. Er lebte ruhig auf dem Land; 1937 reiste er nach Oxford, um einen Ehrendoktortitel zu erhalten, und besuchte auch seine älteste Tochter, ihren Ehemann und seine drei Enkel. Nernst erlitt 1939 einen schweren Herzinfarkt. Er starb 1941 und wurde in der Nähe von Max Planck, Otto Hahn und Max von Laue in Göttingen, Deutschland, begraben.
Veröffentlichungen
- Walther Nernst, „Begründung der theoretischen Chemie: Neun Abhandlungen 1889–1921" Ger., Begründung der Theoretischen Chemie : Neun Abhandlungen, 1889–1921. Frankfurt am Main : Verlag Harri Deutsch, c. 2003. ISBN 3-8171-3290-5
- Walther Nernst, „Die theoretischen und experimentellen Grundlagen des neuen Wärmesatzes" Ger., Die theoretischen und experimentellen Grundlagen des neuen Wärmesatzes. Halle . [ed., dies ist eine Liste thermodynamischer Arbeiten aus dem physikalisch-chemischen Institut der Universität Berlin 1906–1916; Übersetzung verfügbar von Guy Barr LCCN 27-2575
- Walther Nernst, „Theoretische Chemie vom Standpunkt des Avogadroschen Gesetzes und der Thermodynamik" Ger., Theoretische Chemie vom Standpunkte der Avogadroschen Regel und der Thermodynamik. Stuttgart, F. Enke, 1893 . LCCN po28-417
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