Harmadik főtétele
1905-Ben Nernst volt kinevezett professzor, majd igazgatója, a Második Kémiai Intézet a Berlini Egyetemen, majd állandó tagja a Porosz tudományos Akadémia. A következő évben bejelentette hőelméletét, vagy a termodinamika harmadik törvényét. Egyszerűen kijelentve, a törvény azt állítja, hogy bármely zárt rendszer entrópiája (a munka elvégzésére nem alkalmas energia és a molekuláris rendellenesség mértéke) nulla, mivel hőmérséklete megközelíti az abszolút nullát (-273.15 °C vagy -459,67 ° F). Gyakorlati szempontból ez a tétel magában foglalja az abszolút nulla elérésének lehetetlenségét, mivel ahogy egy rendszer megközelíti az abszolút nullát, az energia további kinyerése ebből a rendszerből egyre nehezebbé válik. A modern tudomány elérte hőmérséklet kevesebb, mint egy milliárd fok feletti abszolút nulla, de abszolút nulla maga soha nem lehet elérni.
A számítási kémiai egyensúlyról van a termikus mérések (pl. felmelegíti a reakció, adott futamok, valamint a hőmérsékleti együttható) volt egy megfoghatatlan cél sok Nernst elődei. Azt remélték, hogy a kémiai reakció irányát és az egyensúly elérésének körülményeit csak a termodinamika és a termikus mérések első két törvénye alapján lehet kiszámítani. Ezeket a számításokat azonban akadályozta a J meghatározatlan integrációs állandó, amely a ΔF szabad energiaváltással kapcsolatos Gibbs-Helmholtz egyenletnek a ΔH hőtartalom − változással és az ΔS entrópiás változással, ΔF = ΔH-TΔS.
Nernst nagyszerű eredménye az volt, hogy felismerte a ΔF és ΔH különleges viselkedését, mint a hőmérséklet változásának függvényeit az abszolút nulla közelében. Az empirikus adatokból Nernst azt feltételezte, hogy az abszolút nullához közeledve a két F és H görbe aszimptotikusan érintővé válik egymással—azaz abszolút nulla közelében ΔF − ΔH → 0 (a különbség megközelíti a nullát). A Gibbs-Helmholtz-egyenlet ezen formájából a laboratóriumban végzett kalorimetrikus mérések alapján lehetett kiszámítani az integrációs állandót.
eredetileg a Nernst hőtételét szigorúan csak kondenzált fázisokra, például szilárd anyagokra alkalmazták. Nernst azonban tételének érvényességét gáz-halmazállapotú rendszerekre extrapolálta. Ebből a célból egy sor nehéz és időigényes kísérletet kezdett alacsony hőmérsékleten, ahol a gáznemű anyagok kondenzált fázisnak tekinthetők. 1905 és 1914 között Nernst és számos berlini diákja és munkatársa számos zseniális műszert tervezett, például hidrogén-cseppfolyósítót, hőmérőket és kalorimétereket. Ezeket egy sor anyag specifikus melegítésének meghatározására használták. Egy 1907-ben közzétett tanulmányban Albert Einstein kimutatta, hogy a kvantummechanika új elmélete, amelyet eredetileg Max Planck német elméleti fizikus fejlesztett ki 1900-ban, azt jósolja, hogy az abszolút nulla hőmérséklet közelében az összes szilárd anyag fajlagos melegítése abszolút nulla felé fordul. Így Nernst hőtétele és empirikus eredményei megerősítették a forradalmi kvantumelméletet; ezzel szemben Nernst úgy érezte, hogy Einstein és Planck munkája megerősítette Wärmetheoremjét, és elképzelhetően a termodinamika új, harmadik törvényeként hozta létre, annak ellenére, hogy azt nem lehetett levonni a másik két törvényből. Ennek eredményeként Nernst Einstein és a kvantummechanika egyik legkorábbi, teljes szívű támogatója lett. Különösen a Nernst hozzájárult az 1911 novemberében Brüsszelben tartott első Solvay-Kongresszus megszervezéséhez a fizikában, amelyet az új kvantumhipotézis alapos értékelésére szenteltek egy vezető európai fizikusok csoportja.