Walther Hermann Nernst ForMemRS ( pronunciación alemana: [ˈvaltɐ ˈnɛʁnst] ⓘ ; 25 de junio de 1864 - 18 de noviembre de 1941) fue un físicoyquímico físicoalemánconocido por su trabajo entermodinámica,química física,electroquímicayfísica del estado sólido. Su formulación delteorema del calor de Nernstayudó a allanar el camino para latercera ley de la termodinámica, por la que ganó elPremio Nobel de Química. También es conocido por desarrollar laecuación de Nernsten 1887.
Nernst nació en Briesen en Prusia Occidental (ahora Wąbrzeźno , Polonia) de Gustav Nernst (1827–1888) y Ottilie Nerger (1833–1876). [3] [4] Su padre era juez rural. Nernst tenía tres hermanas mayores y un hermano menor. Su tercera hermana murió de cólera . Nernst fue a la escuela primaria en Graudenz (ahora Grudziądz ). Estudió física y matemáticas en las universidades de Zúrich , Berlín , Graz y Würzburg , donde se doctoró en 1887. [5] En 1889 terminó su habilitación en la Universidad de Leipzig .
Se decía que Nernst tenía una mentalidad mecánica porque siempre estaba pensando en formas de aplicar los nuevos descubrimientos a la industria. Sus pasatiempos incluían la caza y la pesca. [6] A su amigo Albert Einstein le divertía "su vanidad infantil y su autocomplacencia" [7] "Su propio estudio y laboratorio siempre presentaban aspectos de caos extremo que sus compañeros de trabajo denominaban apropiadamente 'el estado de máxima entropía'". [8]
Nernst se casó con Emma Lohmeyer en 1892 con quien tuvo dos hijos y tres hijas. Los dos hijos de Nernst murieron combatiendo en la Primera Guerra Mundial. Con sus colegas de la Universidad de Leipzig , Jacobus Henricus van't Hoff y Svante Arrhenius , estaba sentando las bases de un nuevo campo de investigación teórico y experimental dentro de la química y propuso prender fuego a vetas de carbón no utilizadas para aumentar la temperatura global. [9] Fue un crítico vocal de Adolf Hitler y el nazismo , y dos de sus tres hijas se casaron con hombres judíos . Después de que Hitler llegó al poder emigraron, uno a Inglaterra y el otro a Brasil .
Nernst comenzó la universidad en Zúrich en 1883 y luego, después de un interludio en Berlín , regresó a Zúrich. [10] Escribió su tesis en Graz , donde Boltzmann era profesor, aunque trabajó bajo la dirección de Ettinghausen . Descubrieron el efecto Nernst : un campo magnético aplicado perpendicularmente a un conductor metálico en un gradiente de temperatura da lugar a una diferencia de potencial eléctrico. Luego, se mudó a Würzburg con Kohlrausch , donde presentó y defendió su tesis. Ostwald lo reclutó para el primer departamento de química física de Leipzig . Nernst se trasladó allí como asistente y trabajó en la termodinámica de las corrientes eléctricas en soluciones. Ascendido a profesor, enseñó brevemente en Heidelberg y luego se trasladó a Göttingen . Tres años más tarde, le ofrecieron una cátedra en Munich ; para retenerlo en Prusia, el gobierno le creó una cátedra en Gotinga. Allí escribió un célebre libro de texto de Química teórica , que fue traducido al inglés, francés y ruso. También derivó la ecuación de Nernst para el potencial eléctrico generado por concentraciones desiguales de un ion separado por una membrana que es permeable al ion. Su ecuación es ampliamente utilizada en fisiología celular y neurobiología.
La lámpara de incandescencia eléctrica de carbón que entonces se utilizaba era tenue y costosa porque requería un vacío en su bombilla. Nernst inventó un radiador de cuerpo sólido con un filamento de óxidos de tierras raras, conocido como Nernst Glower , que sigue siendo importante en el campo de la espectroscopia infrarroja . El calentamiento óhmico continuo del filamento da como resultado la conducción. El ceño fruncido funciona mejor en longitudes de onda de 2 a 14 micrómetros. Da una luz brillante pero sólo después de un período de calentamiento. Nernst vendió la patente por un millón de marcos, evitando sabiamente los derechos de autor, porque pronto se introdujo la lámpara de incandescencia de tungsteno llena de gas inerte. Con sus riquezas, Nernst compró en 1898 el primero de los dieciocho automóviles que poseía durante su vida y una finca de más de quinientas hectáreas para la caza. Aumentó la potencia de sus primeros automóviles llevando un cilindro de óxido nitroso que podía inyectar en el carburador. [11] Después de dieciocho años productivos en Göttingen, investigando la presión osmótica y la electroquímica y presentando una teoría sobre cómo se conducen los nervios, se mudó a Berlín y recibió el título de Geheimrat.
En 1905 propuso su "Nuevo Teorema del Calor", más tarde conocido como Tercera ley de la termodinámica . Demostró que cuando la temperatura se acerca al cero absoluto, la entropía se acerca a cero, mientras que la energía libre permanece por encima de cero. Este es el trabajo por el que se le recuerda mejor, ya que permitió a los químicos determinar las energías libres (y por tanto los puntos de equilibrio) de las reacciones químicas a partir de mediciones de calor. Theodore Richards afirmó que Nernst le había robado su idea, pero a Nernst se le atribuye casi universalmente el descubrimiento. [12] Nernst trabó amistad con el Kaiser Wilhelm , a quien convenció para que fundara la Kaiser Wilhelm Gesellschaft para el Avance de las Ciencias con un capital inicial de once millones de marcos. El laboratorio de Nernst descubrió que a bajas temperaturas los calores específicos disminuían notablemente y probablemente desaparecían en el cero absoluto. Esta caída fue predicha para líquidos y sólidos en un artículo de Albert Einstein de 1909 sobre la mecánica cuántica de calores específicos a temperaturas criogénicas. Nernst quedó tan impresionado que viajó hasta Zúrich para visitar a Einstein, que era relativamente desconocido en Zúrich en 1909, por lo que la gente decía: "Einstein debe ser un tipo inteligente si el gran Nernst viene desde Berlín a Zúrich para hablar a él." [13] Nernst y Planck presionaron para establecer una cátedra especial en Berlín y Nernst hizo una donación para su fundación. En 1913 viajaron a Suiza para convencer a Einstein de que lo aceptara; el trabajo de sus sueños: una cátedra en la mejor universidad de Alemania, sin tareas docentes, lo que le dejaría libre para investigar. [14]
En 1911, Nernst y Max Planck organizaron la primera Conferencia Solvay en Bruselas. Al año siguiente, el pintor impresionista Max Liebermann pintó su retrato.
En 1914, los Nernst estaban entreteniendo a sus compañeros de trabajo y estudiantes que habían traído a su finca en un vagón de ferrocarril privado cuando se enteraron de que se había declarado la guerra. Sus dos hijos mayores ingresaron al ejército, mientras que el padre se alistó en el cuerpo de conductores voluntarios. Apoyó al ejército alemán contra las acusaciones de barbarie de su oponente firmando el Manifiesto de los Noventa y Tres . El 21 de agosto de 1914, llevó documentos desde Berlín al comandante de la derecha alemana en Francia, avanzando con ellos durante dos semanas hasta que Podía ver el brillo de las luces de París por la noche. La situación cambió con la batalla del Marne . Cuando comenzó el estancamiento en las trincheras, regresó a casa. Se puso en contacto con el coronel Max Bauer , oficial de estado mayor responsable de las municiones, con la idea de expulsar a los defensores de sus trincheras con proyectiles que lanzaban gases lacrimógenos. [15] Cuando se probó su idea, uno de los observadores fue Fritz Haber , quien argumentó que se necesitarían demasiados proyectiles y que sería mejor liberar una nube de gas venenoso más pesado que el aire; El primer ataque de una nube de cloro el 22 de abril de 1915 no contó con el apoyo de un fuerte avance de infantería, por lo que la posibilidad de que el gas rompiera el punto muerto desapareció irrevocablemente. Nernst recibió la Cruz de Hierro de segunda clase. Como asesor científico del Estado Mayor del Ejército Imperial Alemán , dirigió investigaciones sobre explosivos, gran parte de las cuales se realizaron en su laboratorio donde desarrollaron perclorato de guanidina . Luego trabajó en el desarrollo de morteros de trinchera. Fue condecorado con la Cruz de Hierro de primera clase y posteriormente con la Pour le Mérite . Cuando el alto mando se planteaba desatar una guerra submarina sin restricciones, pidió al Káiser una oportunidad para advertir sobre el enorme potencial de Estados Unidos como adversario. No quisieron escucharlo, Ludendorff lo criticó por "tonterías incompetentes". [16] Publicó su libro Los fundamentos del nuevo teorema del calor . Ambos hijos habían muerto en el frente.
En 1918, tras estudiar fotoquímica , propuso la teoría de la reacción en cadena atómica. Afirmó que cuando se forma una reacción en la que se forman átomos libres que pueden descomponer las moléculas objetivo en más átomos libres, se produciría una reacción en cadena. Su teoría está estrechamente relacionada con el proceso natural de la Fisión Nuclear .
En 1920, él y su familia huyeron brevemente al extranjero porque era uno de los científicos en la lista aliada de criminales de guerra. Más tarde ese año recibió el Premio Nobel de Química en reconocimiento a su trabajo sobre termoquímica . Fue elegido rector de la Universidad de Berlín entre 1921 y 1922. Creó una agencia para canalizar fondos gubernamentales y privados hacia jóvenes científicos y declinó convertirse en embajador en Estados Unidos. Durante dos desafortunados años fue presidente del Physikalisch-Technische Reichsanstalt (Laboratorio Nacional de Física), donde no pudo hacer frente a la "mezcla de mediocridad y burocracia". [17] En 1924, se convirtió en director del Instituto de Química Física de Berlín.
En 1927, la disminución del calor específico a bajas temperaturas se extendió a los gases. Estudió las teorías de los rayos cósmicos y la cosmología.
Aunque un comunicado de prensa lo describió como "completamente poco musical", [18] Nernst desarrolló un piano eléctrico , el " Neo-Bechstein-Flügel " en 1930 en asociación con las empresas Bechstein y Siemens , reemplazando la caja de resonancia con amplificadores de válvulas . El piano utilizaba pastillas electromagnéticas para producir un sonido amplificado y modificado electrónicamente de la misma manera que una guitarra eléctrica . De hecho, era pianista y en ocasiones acompañaba el violín de Einstein. [ referencia circular ]
En 1933, Nernst se enteró de que un colega con el que esperaba colaborar había sido despedido del departamento por ser judío. Nernst inmediatamente fue a ver a Haber para solicitar un puesto en su instituto, que no estaba controlado por el gobierno, solo para enterarse de que Haber se mudaba a Inglaterra. Pronto, Nernst se vio en problemas por negarse a completar un formulario gubernamental sobre sus orígenes raciales. Se retiró de su cátedra pero fue despedido de la junta directiva del Instituto Kaiser Wilhelm. Vivía tranquilamente en el campo; en 1937 viajó a Oxford para recibir un título honorífico, visitando también a su hija mayor, su marido y sus tres nietos. Nernst sufrió un grave ataque cardíaco en 1939. Murió en 1941 en Gau, Baja Silesia, Prusia Oriental (ahora Niwica, Polonia) y fue enterrado tres veces. [19] Fue enterrado por primera vez cerca del lugar de su muerte. Sin embargo, sus restos fueron trasladados a Berlín, donde fue enterrado por segunda vez. Finalmente fueron trasladados nuevamente y enterrados cerca de Max Planck , Otto Hahn y Max von Laue en Gotinga , Alemania. [6]
En 1923, el botánico Ignatz Urban publicó Nernstia , un género de plantas con flores originario de México, de la familia Rubiaceae y nombrado en su honor. [20]
