ולטר נרנסט: האדריכל של התרמודינמיקה המודרנית
ולטר הרמן נרנסט (Walther Hermann Nernst) היה כימאי פיזיקלי ופיזיקאי גרמני שניסח את החוק השלישי של התרמודינמיקה – אחד החוקים היסודיים השולטים באנרגיה, בחום ובהתנהגות החומר בטמפרטורות קיצוניות. עבודתו הפכה את הכימיה ממדע תיאורי ברובו לדיסציפלינה כמותית מדויקת, והקנתה לו את פרס נובל לכימיה בשנת 1920.
חיים מוקדמים וחינוך
נרנסט נולד ב-25 ביוני 1864 בבריזן (Briesen), פרוסיה המערבית (כיום וונבז'ז'נו, פולין). הוא למד פיזיקה ומתמטיקה באוניברסיטאות ציריך, ברלין, גראץ ווירצבורג, וקיבל את הדוקטורט שלו בשנת 1887 בהנחיית פרידריך קולראוש (Friedrich Kohlrausch). הוא הושפע עמוקות מווילהלם אוסטוולד (Wilhelm Ostwald) וסוונטה ארהניוס (Svante Arrhenius) – שניים ממייסדי הכימיה הפיזיקלית – במהלך שנותיו המעצבות, ונטה במהירות לעבר צומת הדרכים שבין פיזיקה לכימיה, תחום ששני האישים עמלו להפוך לדיסציפלינה רצינית.
משוואת נרנסט
בשנת 1889 פיתח נרנסט את מה שנודע כמשוואת נרנסט, המתארת כיצד המתח של תא אלקטרוכימי משתנה בהתאם לריכוז המגיבים. היא נותרה אחת המשוואות החשובות ביותר באלקטרוכימיה ונלמדת בכל תוכנית לימודים אוניברסיטאית בכימיה ברחבי העולם. המשוואה חיברה בין תרמודינמיקה לאלקטרוכימיה באופן שהיו לו השלכות מרחיקות לכת על סוללות, מערכות ביולוגיות ותהליכים תעשייתיים.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →החוק השלישי של התרמודינמיקה
תרומתו התיאורטית הגדולה ביותר של נרנסט הייתה ניסוח החוק השלישי של התרמודינמיקה, שהוצג בין השנים 1906 ל-1912. החוק קובע כי האנטרופיה של גביש מושלם שואפת לאפס כאשר הטמפרטורה שואפת לאפס המוחלט – קביעה בעלת השלכות גורפות על הכימיה והפיזיקה. חוק זה מאפשר את חישוב האנטרופיות המוחלטות ופותר עמימויות ארוכות שנים בתורת שיווי המשקל הכימי. מקס פלאנק (Max Planck) שכלל והכליל מאוחר יותר את הקביעה, אך התובנה המרכזית הייתה של נרנסט. הוא כינה זאת "משפט החום", ואיינשטיין הכיר מיד בכך שהיו לו השלכות עמוקות על תורת הקוונטים המתהווה.
המצאות מעשיות
נרנסט לא היה רק תיאורטיקן. בשנת 1897 המציא את מנורת נרנסט – מנורה חשמלית המשתמשת במוט קרמי של תחמוצות מתכת, שהאיר כאשר חומם, ויצר אור לבן בוהק ללא צורך בוואקום. היא הייתה לזמן קצר מתחרה מסחרית לנורת הלהט של אדיסון לפני שהוחלפה בטכנולוגיית סיב טונגסטן. הוא גם תרם לפיתוח הפסנתר ועבד בתחום האלקטרוטכנולוגיה המוקדמת.
פרס נובל והחיים המאוחרים
הוא קיבל את פרס נובל לכימיה בשנת 1920 על עבודתו התרמוכימית, ובפרט על החוק השלישי. עד אז הוא כבר היה דמות מרכזית במדע הגרמני במשך שלושה עשורים, החזיק במשרות פרופסור בגטינגן ובברלין והקים מוסדות משפיעים. הוא נפטר ב-18 בנובמבר 1941 בציבלה (Zibelle), גרמניה. מורשתו היא הפיכת התרמודינמיקה מפיזיקה קלאסית לשפת הכימיה המודרנית – שינוי שאיפשר הכל, מסינתזה כימית תעשייתית ועד לביוכימיה ומדעי החומרים.