Walther Nernst

O conhecimento é a morte da pesquisa.

Walther Hermann Nernst foi um químico alemão conhecido por seu trabalho em termodinâmica, química física, eletroquímica e física do estado sólido. Sua formulação do teorema do calor de Nernst ajudou a abrir caminho para a terceira lei da termodinâmica, pela qual ganhou o Prêmio Nobel de Química de 1920. Ele também é conhecido por desenvolver a equação de Nernst em 1887.

Vida e carreira

Primeiros anos

Nernst nasceu em Briesen na Prússia Ocidental, atual Wąbrzeźno, Polônia, filho de Gustav Nernst (1827–1888) e Ottilie Nerger (1833–1876). Seu pai era um juiz de comarca. Nernst tinha três irmãs mais velhas e um irmão mais jovem. Sua terceira irmã morreu de cólera. Nernst frequentou a escola elementar em Graudenz. Estudou física e matemática nas universidades de Zürich, Berlin, Graz e Würzburg, onde recebeu seu doutorado em 1887. Em 1889, completou sua habilitação na Universidade de Leipzig.

Atributos pessoais

Dizia-se que Nernst tinha uma mentalidade mecânica, no sentido de que estava sempre pensando em maneiras de aplicar novas descobertas à indústria. Seus hobbies incluíam caça e pesca. Seu amigo Albert Einstein ficava divertido com "sua vaidade infantil e autossatisfação" "Seu próprio estúdio e laboratório sempre apresentavam aspectos de caos extremo, que seus colegas apropriadamente chamavam de 'estado de entropia máxima'".

Histórico familiar

Nernst casou-se com Emma Lohmeyer em 1892, com quem teve dois filhos e três filhas. Ambos os filhos de Nernst morreram lutando na Primeira Guerra Mundial. Com seus colegas na Universidade de Leipzig, Jacobus Henricus van't Hoff e Svante Arrhenius, estava estabelecendo os fundamentos de um novo campo teórico e experimental de investigação dentro da química e sugeriu atear fogo às minas de carvão não utilizadas para aumentar a temperatura global. Ele foi um crítico vocal de Adolf Hitler e do nazismo, e duas de suas três filhas casaram-se com homens judeus. Depois que Hitler chegou ao poder, eles emigraram, uma para a Inglaterra e a outra para o Brasil.

Carreira

Nernst começou a universidade em Zurique em 1883 e, depois de um tempo em Berlin, retornou a Zurique. Escreveu sua tese em Graz, onde Boltzmann era professor, embora trabalhasse sob a direção de Ettinghausen. Descobriram o efeito Nernst: que um campo magnético aplicado perpendicularmente a um condutor metálico em um gradiente de temperatura gera uma diferença de potencial elétrico. Em seguida, mudou-se para Würzburg sob Kohlrausch, onde apresentou e defendeu sua tese. Ostwald o recrutou para o primeiro departamento de química física em Leipzig. Nernst mudou-se para lá como assistente, trabalhando na termodinâmica de correntes elétricas em soluções. Promovido a instrutor, ensinou brevemente em Heidelberg e depois mudou-se para Göttingen. Três anos depois, foi oferecido um cargo de professor em Munich; para mantê-lo na Prússia, o governo criou uma cátedra para ele em Göttingen. Lá, escreveu um celebrado livro de texto, Química Teórica, que foi traduzido para inglês, francês e russo. Ele também derivou a equação de Nernst para o potencial elétrico gerado por concentrações desiguais de um íon separadas por uma membrana permeável ao íon. Sua equação é amplamente utilizada em fisiologia celular e neurobiologia.

A lâmpada de filamento de carbono elétrico então em uso era fraca e cara porque exigia um vácuo em seu bulbo. Nernst inventou um radiador de corpo sólido com um filamento de óxidos de terras raras, conhecido como o brilho de Nernst, ainda é importante no campo da espectroscopia infravermelha. O aquecimento ôhmico contínuo do filamento resulta em condução. O brilho funciona melhor em comprimentos de onda de 2 a 14 micrômetros. Ele produz uma luz brilhante, mas apenas após um período de aquecimento. Nernst vendeu a patente por um milhão de marcas, sabiamente não optando por royalties, porque logo a lâmpada de filamento de tungstênio preenchida com gás inerte foi introduzida. Com suas riquezas, Nernst em 1898 comprou o primeiro de dezoito automóveis que possuiu durante sua vida e uma propriedade rural com mais de quinhentos hectares para caça. Aumentou a potência de seus automóveis iniciais carregando um cilindro de óxido nitroso que podia injetar no carburador. Após dezoito anos produtivos em Göttingen, investigando pressão osmótica e eletroquímica e apresentando uma teoria de como os nervos conduzem, mudou-se para Berlin e recebeu o título Geheimrat.

Em 1905, propôs seu "Novo Teorema do Calor", mais tarde conhecido como a Terceira lei da termodinâmica. Mostrou que, à medida que a temperatura se aproximava do zero absoluto, a entropia se aproximava de zero — enquanto a energia livre permanecia acima de zero. Este é o trabalho pelo qual é mais lembrado, pois permitiu aos químicos determinar energias livres e, portanto, pontos de equilíbrio de reações químicas a partir de medições de calor. Theodore Richards alegou que Nernst havia roubado sua ideia, mas Nernst é quase universalmente creditado com a descoberta. Nernst tornou-se amigo do Kaiser Wilhelm, a quem persuadiu a fundar a Kaiser Wilhelm Gesellschaft para o Avanço das Ciências com um capital inicial de onze milhões de marcas. O laboratório de Nernst descobriu que em baixas temperaturas os calores específicos caíram acentuadamente e provavelmente desapareceriam no zero absoluto. Essa queda foi prevista para líquidos e sólidos em um artigo de 1909 de Albert Einstein sobre a mecânica quântica dos calores específicos em temperaturas criogênicas. Nernst ficou tão impressionado que viajou até Zurique para visitar Einstein, que era relativamente desconhecido em Zurique em 1909, então as pessoas diziam: "Einstein deve ser um sujeito inteligente se o grande Nernst vem de Berlin até Zurique para falar com ele." Nernst e Planck fizeram lobby para estabelecer uma cátedra especial em Berlin e Nernst doou para seu endowment. Em 1913, viajaram para a Suíça para persuadir Einstein a aceitá-la; um trabalho dos sonhos: uma cátedra nomeada na melhor universidade da Alemanha, sem deveres de ensino, deixando-o livre para pesquisa.

Em 1911, Nernst e Max Planck organizaram a primeira Conferência Solvay em Brussels. No ano seguinte, o pintor impressionista Max Liebermann pintou seu retrato.

Em 1914, os Nernst estavam entretendo colegas e alunos que haviam levado para sua propriedade rural em um trem particular quando souberam que a guerra havia sido declarada. Seus dois filhos mais velhos entraram no exército, enquanto o pai se alistou no corpo voluntário de motoristas. Ele apoiou o exército alemão contra as acusações dos oponentes de barbarismo assinando o Manifesto dos Noventa e Três. Em 21 de agosto de 1914, dirigiu documentos de Berlin para o comandante da ala direita alemã na França, avançando com eles por duas semanas até que conseguiu ver o brilho das luzes de Paris à noite. A maré virou na batalha do Marne. Quando o impasse nas trincheiras começou, ele voltou para casa. Ele contatou o Coronel Max Bauer, o oficial de estado-maior responsável pela munição, com a ideia de expulsar os defensores das trincheiras com granadas que liberam gás lacrimogêneo. Quando sua ideia foi testada, um dos observadores era Fritz Haber, que argumentou que seriam necessárias muitas granadas; seria melhor liberar uma nuvem de gás venenoso mais pesado que o ar; o primeiro ataque de nuvem de cloro em 22 de abril de 1915 não foi apoiado por um forte impulso de infantaria, então a chance de que o gás quebrasse o impasse desapareceu irrevogavelmente. Nernst recebeu a Cruz de Ferro de segunda classe. Como Conselheiro Científico do Estado-Maior do Exército Imperial Alemão, dirigiu pesquisas sobre explosivos, muito das quais foi feito em seu laboratório, onde desenvolveram perclorato de guanidina. Depois trabalhou no desenvolvimento de morteiros de trincheira. Foi agraciado com a Cruz de Ferro de primeira classe e mais tarde a Pour le Mérite. Quando o alto comando estava considerando desencadear guerra submarina irrestrita, ele pediu ao Kaiser a oportunidade de avisar sobre o enorme potencial dos Estados Unidos como adversário. Eles não ouviram, Ludendorff o silenciou aos gritos por "nonsense incompetente." Ele publicou seu livro The Foundations of the New Heat Theorem. Ambos os filhos morreram na frente.

Em 1918, após estudar fotoquímica, propôs a teoria da reação em cadeia atômica. Afirmava que quando uma reação em que átomos livres são formados que podem decompor moléculas alvo em mais átomos livres resultaria em uma reação em cadeia. Sua teoria está intimamente relacionada ao processo natural de Fissão Nuclear.

Em 1920, ele e sua família fugiram brevemente para o exterior porque era um dos cientistas na lista de criminosos de guerra dos Aliados. No final daquele ano, recebeu o Prêmio Nobel de química em reconhecimento de seu trabalho em termoquímica. Foi eleito Reitor da Universidade de Berlin para 1921–1922. Ele estabeleceu uma agência para canalizar fundos governamentais e privados para jovens cientistas e recusou o cargo de Embaixador dos Estados Unidos. Por dois anos infelizes, foi presidente da Physikalisch-Technische Reichsanstalt Laboratório Nacional de Física, onde não conseguia lidar com a "mistura de mediocridade e burocracia". Em 1924, tornou-se diretor do Instituto de Química Física em Berlin.

Em 1927, a diminuição do calor específico em baixas temperaturas foi estendida aos gases. Ele estudou as teorias de raios cósmicos e cosmologia.

Embora um comunicado de imprensa o descrevesse como "completamente sem musicalidade", Nernst desenvolveu um piano elétrico, o "Neo-Bechstein-Flügel" em 1930 em associação com as empresas Bechstein e Siemens, substituindo a placa de ressonância por amplificadores de tubo de vácuo. O piano usava captadores eletromagnéticos para produzir som modificado e amplificado eletrônicamente da mesma forma que um violão elétrico. De fato, ele era pianista, às vezes acompanhando o violino de Einstein.

Em 1933, Nernst soube que um colega, com quem esperava colaborar, havia sido dispensado do departamento porque era judeu. Nernst imediatamente foi de táxi para ver Haber e solicitar uma posição em seu Instituto, que não era controlado pelo governo, apenas para aprender que Haber estava se mudando para a Inglaterra. Logo, Nernst tinha problemas por recusar-se a preencher um formulário do governo sobre suas origens raciais. Ele se aposentou de seu cargo de professor, mas foi demitido do conselho do Kaiser Wilhelm Institute. Viveu tranquilamente no campo; em 1937 viajou para Oxford para receber um doutorado honorário, visitando também sua filha mais velha, seu marido e seus três netos. Nernst sofreu um ataque cardíaco grave em 1939. Ele morreu em 1941 e está enterrado perto de Max Planck, Otto Hahn e Max von Laue em Göttingen, Alemanha.

Publicações

• Walther Nernst, "Reasoning of theoretical chemistry: Nine papers 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, "The theoretical and experimental bases of the New Heat Theorem" Ger., Die theoretischen und experimentellen Grundlagen des neuen Wärmesatzes. Halle . [ed., this is a list of thermodynamical papers from the physico-chemical institute of the University of Berlin 1906–1916; Translation available by Guy Barr LCCN 27-2575
• Walther Nernst, "Theoretical chemistry from the standpoint of Avogadro's law and thermodynamics" Ger., Theoretische Chemie vom Standpunkte der Avogadroschen Regel und der Thermodynamik. Stuttgart, F. Enke, 1893 . LCCN po28-417