Le savoir est la mort de la recherche.
Walther Hermann Nernst était un chimiste allemand connu pour ses travaux en thermodynamique, chimie physique, électrochimie et physique de l'état solide. Sa formulation du théorème de la chaleur de Nernst a contribué à ouvrir la voie au troisième principe de la thermodynamique, pour lequel il a remporté le prix Nobel de chimie en 1920. Il est également connu pour avoir développé l'équation de Nernst en 1887.
Vie et carrière
Premières années
Nernst est né à Briesen en Prusse occidentale, aujourd'hui Wąbrzeźno, Pologne, de Gustav Nernst 1827–1888 et Ottilie Nerger 1833–1876. Son père était juge de paix. Nernst avait trois sœurs aînées et un frère cadet. Sa troisième sœur est morte du choléra. Nernst a fréquenté l'école primaire à Graudenz. Il a étudié la physique et les mathématiques aux universités de Zürich, Berlin, Graz et Würzburg, où il a obtenu son doctorat en 1887. En 1889, il a terminé son habilitation à l'université de Leipzig.
Attributs personnels
On disait que Nernst avait l'esprit mécanique, en ce sens qu'il cherchait constamment des moyens d'appliquer les nouvelles découvertes à l'industrie. Ses loisirs comprenaient la chasse et la pêche. Son ami Albert Einstein était amusé par « sa vanité puérile et son autosatisfaction » « Son propre bureau et laboratoire présentaient toujours des aspects de chaos extrême que ses collègues qualifiaient à juste titre « d'état d'entropie maximale »».
Histoire familiale
Nernst a épousé Emma Lohmeyer en 1892 avec laquelle il a eu deux fils et trois filles. Les deux fils de Nernst sont morts au combat pendant la Première Guerre mondiale. Avec ses collègues de l'université de Leipzig, Jacobus Henricus van't Hoff et Svante Arrhenius, il posait les fondations d'un nouveau domaine théorique et expérimental dans la chimie et suggérait de mettre le feu à des gisements de charbon inutilisés pour augmenter la température mondiale. Il a été un critique virulent d'Adolf Hitler et du nazisme, et deux de ses trois filles ont épousé des hommes juifs. Après l'arrivée au pouvoir d'Hitler, elles ont émigré, l'une en Angleterre et l'autre au Brésil.
Carrière
Nernst a commencé ses études universitaires à Zurich en 1883, puis après un intermède à Berlin, il est retourné à Zurich. Il a écrit sa thèse à Graz où Boltzmann était professeur, bien qu'il ait travaillé sous la direction d'Ettinghausen. Ils ont découvert l'effet Nernst : qu'un champ magnétique appliqué perpendiculairement à un conducteur métallique dans un gradient de température donne naissance à une différence de potentiel électrique. Ensuite, il a déménagé à Würzburg sous Kohlrausch où il a soumis et défendu sa thèse. Ostwald l'a recruté pour le premier département de chimie physique à Leipzig. Nernst y a déménagé en tant qu'assistant, travaillant sur la thermodynamique des courants électriques dans les solutions. Promu à maître de conférences, il a brièvement enseigné à Heidelberg puis a déménagé à Göttingen. Trois ans plus tard, on lui a proposé un poste de professeur à Munich, et pour le maintenir en Prusse, le gouvernement a créé une chaire pour lui à Göttingen. Là, il a écrit un manuel célèbre, Théorie chimique, qui a été traduit en anglais, français et russe. Il a également dérivé l'équation de Nernst pour le potentiel électrique généré par des concentrations inégales d'un ion séparé par une membrane perméable à l'ion. Son équation est largement utilisée en physiologie cellulaire et en neurobiologie.
La lampe à filament de carbone électrique alors en usage était terne et chère car elle nécessitait un vide dans son ampoule. Nernst a inventé un radiateur solide avec un filament d'oxydes de terres rares, connu sous le nom de lueur de Nernst, il est toujours important dans le domaine de la spectroscopie infrarouge. Le chauffage ohmique continu du filament entraîne la conduction. La lueur fonctionne mieux aux longueurs d'onde de 2 à 14 micromètres. Elle produit une lumière vive mais seulement après une période de préchauffage. Nernst a vendu le brevet pour un million de marks, en ne choisissant judicieusement pas les redevances car bientôt la lampe à filament de tungstène remplie de gaz inerte a été introduite. Avec sa richesse, Nernst a acheté en 1898 la première des dix-huit automobiles qu'il a possédées au cours de sa vie et un domaine rural de plus de cinq cents hectares pour la chasse. Il a augmenté la puissance de ses premières automobiles en portant un cylindre d'oxyde nitreux qu'il pouvait injecter dans le carburateur. Après dix-huit années productives à Göttingen, enquêtant sur la pression osmotique et l'électrochimie et présentant une théorie de la manière dont les nerfs conduisent, il a déménagé à Berlin, et on lui a décerné le titre de Geheimrat.
En 1905, il a proposé son « Nouveau théorème de la chaleur », plus tard connu sous le nom de troisième principe de la thermodynamique. Il a montré que lorsque la température approchait le zéro absolu, l'entropie approchait zéro — tandis que l'énergie libre restait au-dessus de zéro. C'est le travail pour lequel il est surtout connu, car il a permis aux chimistes de déterminer les énergies libres et donc les points d'équilibre des réactions chimiques à partir de mesures de chaleur. Theodore Richards a affirmé que Nernst avait volé son idée, mais Nernst est presque universellement crédité de la découverte. Nernst est devenu ami avec le Kaiser Wilhelm, qu'il a persuadé de fonder la Kaiser Wilhelm Gesellschaft pour l'avancement des sciences avec un capital initial de onze millions de marks. Le laboratoire de Nernst a découvert qu'à basse température, les chaleurs spécifiques chutaient considérablement et disparaîtraient probablement au zéro absolu. Cette chute a été prédite pour les liquides et les solides dans un article d'Albert Einstein de 1909 sur la mécanique quantique des chaleurs spécifiques à des températures cryogéniques. Nernst a été tellement impressionné qu'il a voyagé jusqu'à Zurich pour visiter Einstein, qui était relativement inconnu à Zurich en 1909, de sorte que les gens disaient : « Einstein doit être un gars intelligent si le grand Nernst vient de tout Berlin à Zurich pour lui parler. » Nernst et Planck ont fait du lobbying pour établir une chaire spéciale à Berlin et Nernst a fait un don à sa dotation. En 1913, ils ont voyagé en Suisse pour persuader Einstein de l'accepter ; un rêve : une chaire nommée à la première université d'Allemagne, sans obligations d'enseignement, le laissant libre pour la recherche.
En 1911, Nernst et Max Planck ont organisé la première conférence Solvay à Bruxelles. L'année suivante, le peintre impressionniste Max Liebermann a peint son portrait.
En 1914, les Nernst divertissaient des collègues et des étudiants qu'ils avaient amenés à leur domaine rural dans un wagon de chemin de fer privé lorsqu'ils ont appris que la guerre avait été déclarée. Leurs deux fils aînés se sont engagés dans l'armée, tandis que le père s'est enrôlé dans le corps de conducteurs volontaires. Il a soutenu l'armée allemande contre les accusations de barbarie de leurs adversaires en signant le Manifeste des Quatre-Vingt-Treize. Le 21 août 1914, il a conduit des documents de Berlin au commandant de l'aile droite allemande en France, avançant avec eux pendant deux semaines jusqu'à ce qu'il puisse voir la lueur des lumières de Paris la nuit. La situation a changé à la bataille de la Marne. Quand l'impasse dans les tranchées a commencé, il est rentré chez lui. Il a contacté le colonel Max Bauer, l'officier d'état-major responsable des munitions, avec l'idée de chasser les défenseurs de leurs tranchées avec des obus libérant du gaz lacrymogène. Quand son idée a été essayée, l'un des observateurs était Fritz Haber, qui a soutenu que trop d'obus seraient nécessaires, il serait préférable de libérer un nuage de gaz toxique plus lourd que l'air ; la première attaque au chlore le 22 avril 1915 n'a pas été soutenue par une forte offensive d'infanterie, donc la chance que le gaz brise l'impasse était irrémédiablement perdue. Nernst a reçu la Croix de fer deuxième classe. En tant que conseiller scientifique du personnel de l'armée impériale allemande, il a dirigé des recherches sur les explosifs, dont une grande partie a été effectuée dans son laboratoire où ils ont développé le perchlorure de guanidine. Ensuite, il a travaillé au développement de mortiers de tranchée. Il a reçu la Croix de fer première classe et plus tard le Pour le Mérite. Quand le haut commandement envisageait de déchaîner la guerre sous-marine totale, il a demandé au Kaiser une occasion d'avertir du potentiel énorme des États-Unis en tant qu'adversaire. Ils n'écouteraient pas, Ludendorff l'a interpellé pour « des absurdités incompétentes ». Il a publié son livre Les Fondations du Nouveau Théorème de la Chaleur. Les deux fils avaient péri au front.
En 1918, après avoir étudié la photochimie, il a proposé la théorie de la réaction en chaîne atomique. Elle stipulait que quand une réaction dans laquelle des atomes libres sont formés qui peuvent décomposer les molécules cibles en plus d'atomes libres entraînerait une réaction en chaîne. Sa théorie est étroitement liée au processus naturel de la fission nucléaire.
En 1920, lui et sa famille ont brièvement fui à l'étranger car il figurait sur la liste alliée des criminels de guerre. Plus tard cette année-là, il a reçu le prix Nobel de chimie en reconnaissance de ses travaux en thermochimie. Il a été élu recteur de l'université de Berlin pour 1921–1922. Il a mis en place une agence pour canaliser les fonds gouvernementaux et privés vers les jeunes scientifiques et a refusé de devenir ambassadeur aux États-Unis. Pendant deux années malheureuses, il a été président de la Physikalisch-Technische Reichsanstalt Laboratoire physique national, où il n'a pas pu faire face au « mélange de médiocrité et de bureaucratie ». En 1924, il est devenu directeur de l'Institut de chimie physique à Berlin.
En 1927, la baisse de la chaleur spécifique à basse température a été étendue aux gaz. Il a étudié les théories des rayons cosmiques et la cosmologie.
Bien qu'un communiqué de presse l'ait décrit comme « complètement non-musical », Nernst a développé un piano électrique, le « Neo-Bechstein-Flügel » en 1930 en association avec les sociétés Bechstein et Siemens, remplaçant la table d'harmonie par des amplificateurs à tubes. Le piano utilisait des capteurs électromagnétiques pour produire du son modifié et amplifié électroniquement de la même manière qu'une guitare électrique. En fait, il était pianiste, accompagnant parfois le violon d'Einstein.
En 1933, Nernst a appris qu'un collègue, avec lequel il avait espéré collaborer, avait été licencié du département parce qu'il était juif. Nernst a immédiatement pris un taxi pour voir Haber et demander un poste à son Institut, qui n'était pas contrôlé par le gouvernement, pour apprendre seulement que Haber se rendait en Angleterre. Bientôt, Nernst a eu des ennuis pour avoir refusé de remplir un formulaire gouvernemental sur ses origines raciales. Il s'est retiré de son poste de professeur mais a été renvoyé du conseil de l'Institut Kaiser Wilhelm. Il a vécu tranquillement à la campagne ; en 1937, il s'est rendu à Oxford pour recevoir un doctorat honoraire, visitant également sa fille aînée, son mari et ses trois petits-enfants. Nernst a eu une crise cardiaque grave en 1939. Il est mort en 1941 et est enterré près de Max Planck, Otto Hahn et Max von Laue à Göttingen, Allemagne.
Publications
- Walther Nernst, « 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 » Halle . [éd., ceci est une liste de documents thermodynamiques de l'institut physicochimique de l'université de Berlin 1906–1916; Traduction disponible par Guy Barr LCCN 27-2575
- Walther Nernst, « Theoretische Chemie vom Standpunkte der Avogadroschen Regel und der Thermodynamik » Stuttgart, F. Enke, 1893 . LCCN po28-417
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