Walther Nernst

Nernst nació en Briesen, en la provincia prusiana de Prusia Occidental (actualmente Wąbrzeźno , Polonia), hijo de Gustav Nernst (1827-1888) y Ottilie Nerger (1833-1876). ^{[ 4 ] [ 5 ]} Su padre era juez rural. Nernst tenía tres hermanas mayores y un hermano menor. Su tercera hermana murió de cólera . Nernst asistió a la escuela primaria en Graudenz , Prusia (actualmente Grudziądz , Polonia).

Nernst comenzó sus estudios de pregrado en la Universidad de Zúrich en 1883, luego, tras un interludio en Berlín , regresó a Zúrich. ^{[ 6 ]} Escribió su tesis en la Universidad de Graz , donde Ludwig Boltzmann era profesor, aunque trabajó bajo la dirección de Albert von Ettinghausen . Descubrieron los efectos Ettinghausen y Nernst : que un campo magnético aplicado perpendicularmente a un conductor metálico en un gradiente de temperatura da lugar a una diferencia de potencial eléctrico, y recíprocamente, una diferencia de potencial eléctrico produce un gradiente térmico. Luego, se trasladó a la Universidad de Würzburg con Friedrich Kohlrausch, donde presentó y defendió su tesis.

Wilhelm Ostwald lo reclutó para el primer departamento de química física de la Universidad de Leipzig . Nernst se trasladó allí como asistente, trabajando en la termodinámica de las corrientes eléctricas en disoluciones. Tras ser ascendido a profesor titular, impartió clases brevemente en la Universidad de Heidelberg y posteriormente se trasladó a la Universidad de Gotinga . Tres años más tarde, le ofrecieron una cátedra en la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich . Para retenerlo en Prusia, el gobierno creó una cátedra para él en Gotinga. Allí escribió el célebre libro de texto 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 separadas por una membrana permeable a dicho ion. Su ecuación se utiliza ampliamente en fisiología celular y neurobiología.

La lámpara de filamento eléctrico de carbono que se usaba entonces era tenue y cara porque requería vacío en su bombilla. Nernst inventó un radiador de cuerpo sólido con un filamento de óxidos de tierras raras, conocido como el emisor de Nernst , que aún hoy es importante en el campo de la espectroscopia infrarroja . El calentamiento óhmico continuo del filamento produce conducción. El emisor funciona mejor en longitudes de onda de 2 a 14 micrómetros. Proporciona una luz brillante, pero solo después de un período de calentamiento. Nernst vendió la patente por un millón de marcos, optando sabiamente por no cobrar regalías, ya que pronto se introdujo la lámpara de filamento de tungsteno rellena de gas inerte. Con su fortuna, en 1898 Nernst compró el primero de los dieciocho automóviles que poseyó a lo largo de su vida y una finca rural de más de quinientas hectáreas para la caza. Aumentó la potencia de sus primeros automóviles llevando una bombona de óxido nitroso que podía inyectar en el carburador. ^{[ 7 ]} Después de dieciocho años productivos en Göttingen, investigando la presión osmótica y la electroquímica y presentando una teoría sobre cómo conducen los nervios, se trasladó a Berlín y se le otorgó el título de Geheimrat .

En 1905, propuso su "Nuevo Teorema del Calor", posteriormente conocido como la Tercera Ley de la Termodinámica . Demostró que, a medida que 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 es más recordado, ya que permitió a los químicos determinar las energías libres (y, por lo tanto, los puntos de equilibrio) de las reacciones químicas a partir de mediciones de calor. Theodore Richards afirmó que Nernst le había robado la idea, pero a Nernst se le atribuye casi universalmente el descubrimiento. ^{[ 8 ]} Nernst entabló amistad con el káiser Guillermo II , a quien persuadió para fundar la Sociedad Káiser Guillermo II 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 desaparecerían en el cero absoluto. Esta disminución fue predicha para líquidos y sólidos en un artículo de Albert Einstein de 1909 sobre la mecánica cuántica de los calores específicos a temperaturas criogénicas. Nernst quedó tan impresionado que viajó hasta Zúrich para visitar a Einstein, quien era relativamente desconocido en Zúrich en 1909, por lo que la gente decía: «Einstein debe ser un tipo muy inteligente si el gran Nernst viaja desde Berlín hasta Zúrich para hablar con él». ^{[ 9 ]} Nernst y Planck presionaron para establecer una cátedra especial en Berlín y Nernst donó a su fondo. En 1913 viajaron a Suiza para persuadir a Einstein de que la aceptara; un trabajo soñado: una cátedra con nombre propio en la mejor universidad de Alemania, sin obligaciones docentes, lo que le permitiría dedicarse por completo a la investigación. ^{[ 10 ]}

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 recibiendo a compañeros de trabajo y estudiantes que habían llevado a su finca en un vagón de tren privado cuando se enteraron de que se había declarado la guerra. Sus dos hijos mayores se alistaron en el ejército, mientras que el padre se unió al cuerpo de conductores voluntarios. Apoyó al ejército alemán contra las acusaciones de barbarie de sus adversarios firmando el Manifiesto de los Noventa y Tres . El 21 de agosto de 1914, condujo documentos desde Berlín hasta el comandante del ala derecha alemana en Francia, avanzando con ellos durante dos semanas hasta que pudo divisar el resplandor de las luces de París por la noche. El rumbo de la batalla cambió en el Marne . Cuando comenzó el estancamiento en las trincheras, regresó a casa. Se puso en contacto con el coronel Max Bauer , el oficial de estado mayor responsable de municiones, con la idea de expulsar a los defensores de sus trincheras con proyectiles que liberaban gas lacrimógeno. ^{[ 11 ]} Cuando se probó su idea, uno de los observadores fue Fritz Haber , quien argumentó que se necesitarían demasiados proyectiles, que sería mejor liberar una nube de gas venenoso más pesado que el aire; el primer ataque con nube de cloro el 22 de abril de 1915 no fue apoyado por un fuerte empuje de infantería, por lo que la posibilidad de que el gas rompiera el estancamiento se perdió irrevocablemente. Nernst fue condecorado con la Cruz de Hierro de segunda clase. Como asesor científico del Estado Mayor en el Ejército Imperial Alemán , dirigió la investigación sobre explosivos, gran parte de la cual se realizó en su laboratorio donde desarrollaron el perclorato de guanidina . Luego trabajó en el desarrollo de morteros de trinchera. Fue condecorado con la Cruz de Hierro de primera clase y más tarde con la Pour le Mérite . Cuando el alto mando estaba considerando desatar la guerra submarina sin restricciones, le pidió al káiser una oportunidad para advertir sobre el enorme potencial de Estados Unidos como adversario. No quisieron escucharlo, el general Erich Ludendorff lo interrumpió a gritos por "tonterías incompetentes". ^{[ 12 ]}

Nernst publicó su libro Los fundamentos del nuevo teorema del calor . En 1918, tras estudiar fotoquímica , propuso la teoría de la reacción en cadena atómica. Esta teoría postulaba que una reacción en la que se forman átomos libres capaces de descomponer moléculas objetivo en más átomos libres daría lugar a una reacción en cadena. Su teoría guarda una estrecha relación con el proceso natural de fisión nuclear .

En 1920, él y su familia huyeron brevemente al extranjero porque figuraba en la lista aliada de criminales de guerra. Ese mismo año recibió el Premio Nobel de Química en reconocimiento a su trabajo en termoquímica . Fue elegido rector de la Universidad Friedrich Wilhelm de Berlín para el periodo 1921-1922. Creó una agencia para canalizar fondos públicos y privados hacia jóvenes científicos y rechazó el puesto de embajador en Estados Unidos. Durante dos años infelices, fue presidente del Physikalisch-Technische Reichsanstalt (Laboratorio Nacional de Física), donde no pudo soportar la «mezcla de mediocridad y burocracia». ^{[ 13 ]} 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 amusical", ^{[ 14 ]} Nernst desarrolló un piano eléctrico , el Neo-Bechstein-Flügel, en 1930 en colaboración con las empresas Bechstein y Siemens , reemplazando la caja de resonancia con amplificadores de válvulas . El piano utilizaba pastillas electromagnéticas para producir un sonido modificado y amplificado electrónicamente, al igual que una guitarra eléctrica . De hecho, era pianista y a veces acompañaba el violín de Einstein.

En 1933, Nernst se enteró de que un colega con quien esperaba colaborar había sido despedido del departamento por ser judío. Inmediatamente, Nernst tomó un taxi para ver a Haber y solicitarle un puesto en su Instituto, que no estaba controlado por el gobierno, solo para descubrir que Haber se mudaba a Inglaterra. Pronto, Nernst se metió en problemas por negarse a completar un formulario gubernamental sobre su origen racial. Se retiró de su cátedra, pero fue destituido de la junta directiva del Instituto Kaiser Wilhelm . Vivió tranquilamente en el campo; en 1937 viajó a la Universidad de Oxford para recibir un doctorado honoris causa, y también visitó a su hija mayor, a su esposo y a sus tres nietos.

Nernst sufrió un infarto grave en 1939. Falleció en 1941 en Zibelle, Alemania (actualmente Niwica , Polonia). Fue enterrado tres veces. ^{[ 15 ]} La primera vez fue enterrado cerca del lugar de su muerte. Sin embargo, sus restos fueron trasladados a Berlín, donde fue enterrado por segunda vez. Finalmente, fueron trasladados de nuevo y enterrados cerca de las tumbas de Max Planck , Otto Hahn y Max von Laue en Gotinga , Alemania. ^{[ 16 ]}

Nernst tenía una mentalidad mecánica, ya que siempre estaba pensando en cómo aplicar los nuevos descubrimientos a la industria. Entre sus aficiones se encontraban la caza y la pesca. ^{[ 16 ]} Su amigo Albert Einstein se divertía con "su vanidad infantil y su autocomplacencia". ^{[ 18 ]} "Su propio estudio y laboratorio siempre presentaban aspectos de caos extremo que sus compañeros de trabajo denominaban acertadamente 'el estado de máxima entropía'". ^{[ 19 ]}