能斯特的量热计

本专栏出生的一个相当愚蠢的前提。需要做一个著名的科学家是什么?是奖的奖,发现一些基本法律,或者一件非凡的工具的发展吗?为我们解决,理由是一些——例如“本生”所以也知道这个名字已经成为一个拙劣的隐喻为整个实验的企业。

然而,有些人不适合这个模具。是的,他们有一个块设备。是的,他们有一个著名的方程。然而,也许他们最大的成就不是经常与他们。其中一个是欧内斯特。

能斯特出生在今天波兰和他的教育涉及的科学。他研究了在苏黎世和柏林但最终最终在格拉茨,在路德维希玻耳兹曼。能斯特和他的研究顾问,阿尔伯特·冯·汀豪生发现了一个微妙的热电效应。但他写他的论文在维尔茨堡electrochemist弗里德里希·科耳劳希实验室。他的名声带他去莱比锡威廉•奥斯特瓦尔德招募Svante Arrhenius和Jacobus范特霍夫物理化学发展成一个独立的学科与有机、无机和分析。这里能斯特开始研究电化学认真,从不忽略大热力学的画面。

最终,能斯特被任命为一把椅子在哥廷根,他写他的书理论化学。在书中他指的两个基石:阿伏伽德罗假说,他将其形容为一次“丰饶的象征”,和法律的能量。但他考虑热力学关系会导致他一个非常深刻的想法:自由和内部能量汇聚在绝对零度。首先被称为能斯特定理,它后来称为热力学第三定律和能斯特赢得了1920年诺贝尔化学奖。

但远非只是一个理论家,在实验室能斯特非常活跃。他还推测氮转化成氨等大问题——这导致了健壮的讨论与弗里茨·哈伯(德国最终将裂纹问题。他还发明了一个“改进”电灯,灯丝在稀土氧化物涂层,在本质上一个电动版本的卡尔奥尔·冯·Welsbach天然气地幔。出售专利使他富有,虽然最后不了了之。

能斯特终于被任命为教授在柏林,马克斯·普朗克的量子理论和爱因斯坦的热容理论让他做实验在非常低的温度在一个混乱的实验室,他的学生们描述为“最大熵的状态”。

1909年,他问一个学生,阿诺Eucken,开发低温热量计。他们的设备出现一个中央样品持有人悬浮在真空的细长加热电线内镀银外夹克。提供了一个真空沃尔夫冈Gaede水银旋转泵。夹克是放置在一个冷却槽的液态空气或干冰/酒精根据温度范围。起初中央样品持有人是镀银玻璃做的,但夹内的导热系数低,温度平衡非常缓慢。希望能改善热传导,Eucken测试系统时充满了氢气。当这没有工作他重新设计铜皮的持有人,有六个薄铜条焊接。铂丝,加热和电阻温度计翻了一倍,每组之间小心地弯曲成流泻的铜条和绝缘蜡纸。

能斯特自己做了低温的工作

与示例加载和系统在高真空下,加热将在30秒的步骤中,当前监控的韦斯顿安培表和一个Siemens-Halske电压表。以这种方式可以精心测量材料的热容大范围。能斯特很高兴。

而他的两个学生使用稍微简单的量热计来确定对20个不同材料的平均热容,能斯特做了低温工作,得益于他的实验室助理弗朗茨Pollitzer。有一个明显的兴奋能斯特的论文。每一材料测试显示,低温热容逐步下降,证实并显著延长测量早些时候由詹姆斯·杜瓦自己的定理,爱因斯坦的预测。

能斯特证明政治巧妙,令人信服的凯撒威廉皇帝社会建立(今天马克斯·普朗克)来支持研究。第一次世界大战爆发时,能斯特炸药在他的实验室里研究并提出了使用催泪瓦斯干掉敌人。在战后能斯特继续他的科学,但纳粹的崛起改变了一切。他的女儿嫁给了犹太人和移民。他对自己的种族起源和拒绝签署形式试图支持和保护犹太人的同事,尤其是弗朗茨Pollitzer逃到巴黎(后来被驱逐出境奥斯维辛集中营和谋杀)。最终能斯特被解雇,他回到他的国家房地产直到他死在战争初期。

能斯特的遗产和道德勇气是不可否认的。但是几乎所有的化学家记得是能斯特方程(有点模糊强度在商)。当然第三定律应该把某些东西?