Walther Nernst- Walther Nernst

Walther Nernst

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Geboren ( 1864-06-25 )25. Juni 1864
Briesen, Preußen
(jetzt Wąbrzeźno , Polen )
Ist gestorben 18. November 1941 (1941-11-18)(77 Jahre)
Staatsangehörigkeit Deutsche
Alma Mater Universität Zürich
Friedrich-Wilhelms-Universität
Graz
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Bekannt für Dritter Hauptsatz der Thermodynamik
Nernst-Lampe
Nernst-Gleichung
Nernst-Glüher
Nernst-Effekt
Nernst-Wärmesatz
Nernst-Potential
Nernst-Planck-Gleichung
Nernst-Verteilungsgesetz
Auszeichnungen Nobelpreis für Chemie (1920)
Franklin-Medaille (1928)
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder Chemie
Institutionen Georg-August-Universität Göttingen
Friedrich-Wilhelm-Universität
Leipzig Universität
Doktoratsberater Friedrich Kohlrausch
Andere Studienberater Ludwig Boltzmann
Doktoranden Sir Frances Simon
Richard Abegg
Irving Langmuir
Leonid Andrussow
Karl Friedrich Bonhoeffer
Frederick Lindemann
William Duane
Margaret Eliza Maltby
Arnold Eucken
Andere bemerkenswerte Studenten Gilbert N. Lewis
Max Bodenstein
Robert von Lieben
Kurt Mendelssohn
Theodor Wulf
Emil Bose
Hermann Irving Schlesinger
Claude Hudson
Beeinflusst JR Partington
Unterschrift
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Walther Hermann Nernst ForMemRS (25. Juni 1864 – 18. November 1941) war ein deutscher Chemiker, der für seine Arbeiten in Thermodynamik , physikalischer Chemie , Elektrochemie und Festkörperphysik bekannt ist . Seine Formulierung des Nernstschen Wärmesatzes ebnete den Weg für den dritten Hauptsatz der Thermodynamik , für den er 1920 den Nobelpreis für Chemie erhielt . Er ist auch dafür bekannt, dass er 1887 die Nernst-Gleichung entwickelt hat .

Leben und Karriere

Frühe Jahre

Nernst wurde in Briesen in Westpreußen (heute Wąbrzeźno , Polen) als Sohn von Gustav Nernst (1827–1888) und Ottilie Nerger (1833–1876) geboren. Sein Vater war Landrichter. Nernst hatte drei ältere Schwestern und einen jüngeren Bruder. Seine dritte Schwester starb an Cholera . Nernst besuchte in Graudenz die Volksschule . Er studierte Physik und Mathematik an den Universitäten Zürich , Berlin , Graz und Würzburg , wo er erhielt Promotion 1887. Im Jahr 1889 schloß er seine Habilitation an der Universität Leipzig .

Persönliche Eigenschaften

Es hieß, Nernst sei mechanisch veranlagt, weil er immer daran dachte, neue Entdeckungen für die Industrie anzuwenden. Zu seinen Hobbys gehörten Jagen und Fischen. Sein Freund Albert Einstein amüsierte sich über "seine kindliche Eitelkeit und Selbstgefälligkeit" "Sein eigenes Arbeitszimmer und Labor boten immer Aspekte des extremen Chaos, die seine Mitarbeiter passenderweise als "Zustand maximaler Entropie" bezeichneten".

Familiengeschichte

Nernst heiratete 1892 Emma Lohmeyer, mit der er zwei Söhne und drei Töchter hatte. Beide Söhne Nernsts starben im Ersten Weltkrieg. 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 Forschungsfeld der Chemie und schlug vor, das Feuer in Brand zu setzen ungenutzte Kohleflöze, um die globale Temperatur zu erhöhen. Er war ein lautstarker Kritiker von Adolf Hitler und dem Nationalsozialismus , und zwei seiner drei Töchter heirateten jüdische Männer. Nachdem Hitler an die Macht gekommen war, wanderten sie aus, einer nach England und der andere nach Brasilien .

Werdegang

Walther Nernst im Jahr 1889.

Nernst begann 1883 das Studium in Zürich , dann kehrte er nach einem Zwischenspiel in Berlin nach Zürich zurück. Seine Dissertation schrieb er in Graz, wo Boltzmann Professor war, arbeitete aber unter der Leitung von Ettinghausen . Sie entdeckten den Nernst-Effekt : Ein senkrecht zu einem metallischen Leiter angelegtes Magnetfeld in einem Temperaturgradienten führt zu einer elektrischen Potentialdifferenz. Anschließend wechselte er bei Kohlrausch nach Würzburg, wo er seine Dissertation einreichte und verteidigte. Ostwald holte ihn an die erste Abteilung für Physikalische Chemie in Leipzig . Dorthin zog Nernst als Assistent, wo er sich mit der Thermodynamik elektrischer Ströme in Lösungen beschäftigte. Zum Dozenten befördert, lehrte er kurzzeitig in Heidelberg und wechselte dann nach Göttingen . Drei Jahre später wurde ihm eine Professur in München angeboten , um ihn in Preußen zu halten, schuf die Regierung für ihn einen Lehrstuhl in Göttingen. Dort verfasste er ein berühmtes Lehrbuch Theoretische Chemie , das ins Englische, Französische und Russische übersetzt wurde. Er leitete auch die Nernst-Gleichung für das elektrische Potential her, das durch ungleiche Konzentrationen eines Ions entsteht, das durch eine für das Ion durchlässige Membran getrennt ist. Seine Gleichung wird häufig in der Zellphysiologie und Neurobiologie verwendet.

Die damals verwendete elektrische Kohlefadenlampe war dunkel und teuer, weil sie ein Vakuum in ihrer Glühbirne benötigte. Nernst erfand einen Festkörperstrahler mit einem Filament aus Seltenerdoxiden, den sogenannten Nernst-Glüher , der noch heute auf dem Gebiet der Infrarotspektroskopie von Bedeutung ist . Kontinuierliche ohmsche Erwärmung des Glühfadens führt zur Leitung. Der Glüher funktioniert am besten bei Wellenlängen von 2 bis 14 Mikrometer. Es gibt ein helles Licht, aber erst nach einer Aufwärmphase. Nernst verkaufte das Patent für eine Million Mark und verzichtete weise auf Lizenzgebühren, da bald die mit Edelgas gefüllte Wolframfadenlampe eingeführt wurde. Mit seinem Reichtum kaufte Nernst 1898 das erste von achtzehn Automobilen, die er zu Lebzeiten besaß, und ein mehr als fünfhundert Hektar großes Landgut für die Jagd. Er steigerte die Leistung seiner frühen Autos, indem er einen Zylinder mit Lachgas bei sich trug , den er in den Vergaser einspritzen konnte. Nach achtzehn produktiven Jahren in Göttingen, in denen er den osmotischen Druck und die Elektrochemie untersuchte und eine Theorie des Nervenverhaltens präsentierte, zog er nach Berlin und erhielt den Titel Geheimrat

Nernst 1912, Porträt von Max Liebermann

1905 schlug er sein "Neues Wärmetheorem" vor, das später als Dritter Hauptsatz der Thermodynamik bekannt wurde . Er zeigte, dass die Entropie gegen Null geht , wenn sich die Temperatur dem absoluten Nullpunkt nähert – während die freie Energie über Null bleibt. Dies ist die Arbeit, an die er sich am besten erinnert, da sie Chemikern ermöglichte, freie Energien (und damit Gleichgewichtspunkte) chemischer Reaktionen aus Wärmemessungen zu bestimmen. Theodore Richards behauptete, Nernst habe seine Idee gestohlen, aber Nernst wird die Entdeckung fast überall zugeschrieben. Nernst freundete sich mit Kaiser Wilhelm an , den er überredete, die Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften mit einem Anfangskapital von elf Millionen Mark zu gründen . Nernsts Labor entdeckte, dass bei niedrigen Temperaturen die spezifischen Wärmen deutlich abnahmen und wahrscheinlich beim absoluten Nullpunkt verschwinden würden. Dieser Abfall wurde für Flüssigkeiten und Feststoffe in einer 1909 erschienenen Arbeit von Albert Einstein über die Quantenmechanik der spezifischen Wärme bei kryogenen Temperaturen vorhergesagt . Nernst war so beeindruckt, dass er den ganzen Weg nach Zürich reiste, um den 1909 in Zürich relativ unbekannten Einstein zu besuchen zu ihm." Nernst und Planck setzten sich für die Einrichtung einer Sonderprofessur in Berlin ein und Nernst spendete der Stiftung. 1913 reisten sie in die Schweiz, um Einstein davon zu überzeugen, es anzunehmen; ein traumjob: eine namentliche professur an der besten universität in deutschland, ohne lehrverpflichtung, frei für die 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 Mitarbeiter und Studenten, die sie in einem privaten Eisenbahnwaggon auf ihren Landsitz gebracht hatten, als sie von der Kriegserklärung erfuhren. Ihre beiden älteren Söhne traten in die Armee ein, während der Vater in das freiwillige Fahrerkorps eintrat. Er unterstützte die deutsche Armee gegen die Barbareivorwürfe ihres Gegners, indem er das Manifest der Dreiundneunzig unterzeichnete. Am 21. konnte nachts das Licht der Pariser Lichter sehen. Das Blatt wendete sich in der Schlacht an der Marne . Als die Pattsituation in den Schützengräben begann, kehrte er nach Hause zurück. Er kontaktierte Oberst Max Bauer , den für Munition zuständigen Stabsoffizier, mit der Idee, die Verteidiger mit Tränengas freisetzenden Granaten aus ihren Schützengräben zu vertreiben. Als seine Idee ausprobiert wurde, war einer der Beobachter Fritz Haber , der argumentierte, dass zu viele Granaten benötigt würden, es wäre besser, eine Wolke aus giftigem Gas, das schwerer als Luft ist, freizusetzen; Der erste Chlorwolkenangriff am 22. April 1915 wurde nicht durch einen starken Infanteriestoß unterstützt, so dass die Chance, dass Gas die Pattsituation durchbrechen würde, unwiderruflich verschwunden war. Nernst wurde mit dem Eisernen Kreuz zweiter Klasse ausgezeichnet. Als wissenschaftlicher Stabsberater der kaiserlichen deutschen Armee leitete er die Explosivstoffforschung, von denen ein Großteil in seinem Labor durchgeführt wurde, wo Guanidinperchlorat entwickelt wurde . Dann arbeitete er an der Entwicklung von Grabenmörsern. Er wurde mit dem Eisernen Kreuz erster Klasse und später mit dem Pour le Mérite ausgezeichnet . Als das Oberkommando überlegte, einen uneingeschränkten U-Boot-Krieg zu entfesseln, bat er den Kaiser um eine Gelegenheit, vor dem enormen Potenzial der Vereinigten Staaten als Gegner zu warnen. Sie wollten nicht hören, Ludendorff schrie ihn wegen "unfähigen Unsinns" nieder. Er veröffentlichte sein Buch The Foundations of the New Heat Theorem . Beide Söhne waren an der Front gestorben.

Im Jahr 1918, nachdem er Photochemie studiert hatte , schlug er die Theorie der Atomkettenreaktion vor. Darin heißt es, dass bei einer Reaktion, bei der freie Atome gebildet werden, die Zielmoleküle in mehr freie Atome zerlegen können, eine Kettenreaktion entstehen würde. Seine Theorie ist eng mit dem natürlichen Prozess der Kernspaltung verbunden .

1920 flüchtete er mit seiner Familie kurzzeitig ins Ausland, weil er einer der Wissenschaftler auf der alliierten Kriegsverbrecherliste war. Später im selben Jahr erhielt er für seine Arbeiten zur Thermochemie den Nobelpreis für Chemie . Von 1921 bis 1922 wurde er zum Rektor der Universität Berlin gewählt. Er gründete eine Agentur, um staatliche und private Gelder an junge Wissenschaftler weiterzuleiten, und lehnte es ab, Botschafter in den Vereinigten Staaten zu werden. Zwei unglückliche Jahre lang war er Präsident der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt , wo er mit der "Mischung aus Mittelmaß und Bürokratie" nicht klar kam. 1924 wurde er Direktor des Instituts für Physikalische Chemie in Berlin.

1927 wurde die Abnahme der spezifischen Wärme bei tiefen Temperaturen auf Gase ausgedehnt. Er studierte die Theorien der kosmischen Strahlung und der Kosmologie.

Obwohl er in einer Pressemitteilung als „völlig unmusikalisch“ bezeichnet wurde, entwickelte Nernst 1930 in Zusammenarbeit mit den Firmen Bechstein und Siemens ein E-Piano , den „ Neo-Bechstein-Flügel “ und ersetzte den Resonanzboden durch Röhrenverstärker . Das Klavier verwendet elektromagnetische Tonabnehmer , um einen elektronisch modifizierten und verstärkten Klang auf die gleiche Weise wie eine E-Gitarre zu erzeugen . Tatsächlich war er Pianist und begleitete manchmal Einsteins Geige.

1933 erfuhr Nernst, dass ein Kollege, mit dem er eine Zusammenarbeit erhofft hatte, als Jude aus der Abteilung entlassen worden war. Nernst rollte sofort zu Haber, um eine Stelle in seinem Institut zu beantragen, das nicht von der Regierung kontrolliert wurde, nur um zu erfahren, dass Haber nach England zog. Bald geriet Nernst in Schwierigkeiten, weil er sich weigerte, ein Regierungsformular über seine rassische Herkunft auszufüllen. Er schied von seiner Professur aus, wurde jedoch aus dem Vorstand des Kaiser-Wilhelm-Instituts entlassen. Er lebte ruhig auf dem Land; 1937 reiste er nach Oxford , um die Ehrendoktorwürde zu erhalten, und besuchte auch seine älteste Tochter, ihren Ehemann und seine drei Enkel. Nernst erlitt 1939 einen schweren Herzinfarkt. Er starb 1941 und ist in Göttingen bei Max Planck , Otto Hahn und Max von Laue begraben .

Veröffentlichungen

  • Walther Nernst, „ Begründung der Theoretischen Chemie: Neun Abhandlungen (1889–1921) “ (dt., Begründung der Theoretischen Chemie: Neun Abhandlungen, 1889–1921). Frankfurt am Main: Verlag Harris Deutsch , c. 2003. ISBN  3-8171-3290-5
  • Walther Nernst, " Die theoretischen und experimentellen Grundlagen des neuen Wärmesatzes " (dt., Die Theoretischen und experimentellen Grundlagen des Neuen Wärmesatzes). Halle [dt.] W. Knapp, 1918 [tr. 1926. [Hrsg., Liste thermodynamischer Arbeiten des Physikalisch-Chemischen Instituts 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 " (dt., Theoretische Chemie vom Standpunkte der Avogadroschen Regel und der Thermodynamik). Stuttgart, F. Enke, 1893 [5. Auflage, 1923]. LCCN  po28-417

Siehe auch

Verweise

Zitierte Quellen

  • Stone, A. Douglas (2013) Einstein und das Quantum . Princeton University Press. ISBN  1-4915-3104-5

Weiterlesen

  • Barkan, Diana Kormos (1998). Walther Nernst und der Übergang zur modernen Physik . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-44456-9.
  • Bartel, Hans-Georg; Hübener, Rudolf P. (2007). Walther Nernst. Pionier der Physik und Chemie . Singapur: World Scientific . ISBN 978-981-256-560-0.
  • Mendelssohn, Kurt Alfred Georg (1973). Die Welt von Walther Nernst: Aufstieg und Fall der deutschen Wissenschaft . London: Macmillan. ISBN 978-0-333-14895-2.

Externe Links