ヴァルター・ネルンスト
Walther Nernst(1864-1941)
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こちらのページではネルンスト20世紀に
活躍した世界の化学者XXⅣをお楽しみください
ネルンスト
イラストポートレート Syusuke Galleryより

ポーランド出身 1864-1941
1889年に電極電位とイオン濃度の関係を
定量的に表したネルンストの式を発表した
その後1906年には熱力学第三法則を発見し
絶対零度におけるエントロピーについて明らかにした
これらの研究は、量子論や低温物理学の発展につながった
これらの功績から1920年ノーベル化学賞受賞

いらすとすてーしょんでは化学の部屋より20世紀に活躍した世界の化学者と題してイラストポートレートをお届けします
(参考)世界の化学者たち

18世紀に活躍した世界の化学者はこちら↓
19世紀に活躍した世界の化学者はこちら↓
(参考)日本の化学者たち

明治時代に活躍した日本の化学者はこちら↓

さて今回はネルンストをお届けします
量子論や低温物理学の研究

ネルンストはどんな化学者だったの?

ネルンストは、量子論や低温物理学の研究をおこなった化学者でした

う〜ん、ちんぷんかんぷんだぁ…

では、ネルンストの研究についてわたしから簡単にご紹介しましょう

ネルンストの研究の原点
化学平衡とギブズ-ヘルムホルツの式↓
当時は、化学反応がどのようにして平衡状態に達するか、またその条件を決定することが、ネルンストの研究の重要な課題の一つでした
またギブズ-ヘルムホルツの式は、自由エネルギーの変化とエンタルピーの関係を示すもので、化学反応の平衡条件を決定するために必要な式でしたが、この式を積分する際に出てくる「積分定数」が未定であったため、計算を完全に行うことができませんでした

ヘルムホルツって以前イラストポートレートを公開した物理学者だったよね!?
【物理学者の部屋|ヘルムホルツ】エネルギー保存の法則を提唱

その通りです!
物理学者のギブズ(1839-1903)とヘルムホルツ(1821-1894)が示した熱力学の分野でした

ネルンストの視点
ネルソンの研究↓
そこでネルンストは、物質の比熱(物質が熱を蓄える能力)が絶対零度(-273.15°C)に近づくにつれてどのように変化するかを研究し、比熱が絶対零度に近づくときの振る舞いを考慮し、ネルンストは積分定数がゼロになると仮定します
この仮定に基づいて「ネルンストの熱定理」へと発展させたのです

まったくもって、わからないよぉ…
ネルンストの熱定理

ネルンストの功績①
ネルンストの熱定理↓
熱定理は、温度が絶対零度に近づくと、化学反応のエントロピー変化がゼロに近づくとしました
つまり、絶対零度ではエネルギーの散逸や無秩序さがほぼ無くなるとします
化学反応の自由エネルギーを計算する際、反応のエントロピー変化を無視できるため、自由エネルギーの変化がエンタルピーの変化にほぼ等しくなると、これにより低温での熱力学的性質を理解することが可能になりました
熱力学第三法則

ネルンストの功績②
熱力学第三法則↓
ネルンストの熱定理は後に熱力学第三法則として知られるようになります
これは、温度が絶対零度に近づくと、すべての物質のエントロピーが一定の極限値に近づくことを示しています
つまり、純粋な結晶状態の物質のエントロピーは絶対零度でゼロになると考えられ、すべての原子や分子が最も安定した状態にあり、ランダムな動きがなくなるため、系のエントロピーが最小限になり、系が最大限に秩序だっている状態を指します

つまり、ネルンストは熱定理を示して、それが熱力学第三法則となったのだね

シューちゃん、まとめるのが上手い!
この功績で、量子論や低温物理学を進める結果となります
1920年ノーベル化学賞受賞

だから1920年にノーベル化学賞を受賞したんだ!
ノーベル賞の部屋 Nobel Prizes

シューちゃん、本当にわかってくれたのでしょうか…

熱力学第三法則は、現代科学においても基本的な法則として認められており、多くの分野で広く用いられています
次回はリチャーズ

さて今回の20世紀に活躍した世界の化学者XXⅣネルンストは如何でしたか?

いらすとすてーしょんでは化学の歴史を彩ってきた偉人たちを…

これからもご紹介していきます

どうぞお楽しみに!

リチャーズは、アイソトープの存在を初めて実証した化学者です

ぜひリチャーズのイラストポートレートページにもお越しください
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