Third law of thermodynamics
I 1905 Nernst ble utnevnt til professor og direktør For Den Andre Kjemiske Institutt Ved Universitetet I Berlin og et fast medlem av Den Prøyssiske Academy of Sciences. Det neste året annonserte han sin heat theorem, eller tredje lov av termodynamikk. Enkelt sagt, loven postulerer at entropien (energi utilgjengelig for å utføre arbeid og et mål for molekylær lidelse) av et lukket system har en tendens til null når temperaturen nærmer seg absolutt null (-273.15 °C, eller -459.67 hryvnias F). I praksis innebærer denne setningen umuligheten av å oppnå absolutt null, siden et system nærmer seg absolutt null, blir den videre utvinningen av energi fra det systemet vanskeligere. Moderne vitenskap har oppnådd temperaturer mindre enn en milliarddel av en grad over absolutt null, men absolutt null i seg selv kan aldri nås.beregningen av kjemiske likevekter fra termiske målinger (som reaksjonshat, spesifikke varmer og deres termiske koeffisienter) hadde vært et unnvikende mål for Mange Av nernsts forgjengere. Det hadde vært håpet at retningen av en kjemisk reaksjon og betingelsene som likevekt oppnås kan beregnes bare på grunnlag av de to første lovene i termodynamikk og termiske målinger. Disse beregningene var blitt hindret, men ubestemt integrasjon konstant J, som oppnås ved å integrere Gibbs-Helmholtz ligningen knyttet til gratis energi endre ΔF til varmen innhold endre ΔH og entropi endre ΔS, ΔF = ΔH − TΔS.
Nernsts store bragd var å anerkjenne DEN spesielle oppførselen TIL Δ og Δ som funksjoner av temperaturendringen i nærheten av absolutt null. Fra de empiriske dataene antydet Nernst at når de nærmer seg det absolutte nullpunkt, blir de to kurvene F Og H asymptotisk tangent til hverandre—det vil si i nærheten av det absolutte nullpunkt, ΔF-Δ → 0 (forskjellen nærmer seg null). Fra Denne Formen Av Gibbs-Helmholtz-ligningen var det da mulig å beregne integrasjonskonstanten på grunnlag av kalorimetriske målinger utført i laboratoriet.
Opprinnelig var nernsts varmeteorem strengt brukt bare på kondenserte faser, for eksempel faste stoffer. Nernst fortsatte imidlertid å ekstrapolere gyldigheten av hans teorem til gassformige systemer. Til dette formål begynte han på en rekke vanskelige og tidkrevende eksperimenter ved lave temperaturer, hvor gassformige stoffer kunne anses å være i kondensert fase. Mellom 1905 og 1914 designet Nernst og hans mange studenter Og samarbeidspartnere I Berlin en rekke geniale instrumenter, for eksempel en flytende hydrogen, termometre og kalorimetre. Disse ble brukt til bestemmelse av spesifikke varmer for en rekke stoffer. I et papir publisert i 1907 hadde Albert Einstein vist at den nye teorien om kvantemekanikk, utviklet først av den tyske teoretiske fysikeren Max Planck I 1900, forutser at i nærheten av absolutt null temperatur har de spesifikke heatene av alle faste stoffer en tendens til absolutt null. Dermed forsterket nernsts varmeteorem og hans empiriske resultater den revolusjonerende kvanteteorien; omvendt følte Nernst At Einsteins og Plancks arbeid bekreftet Hans W@rmetheorem og etablerte det, tenkes, som en ny tredje lov av termodynamikk, til tross for at den ikke kunne utledes av de to andre lovene. Som et resultat ble Nernst en av De tidligste helhjertede tilhengerne Av Einstein og kvantemekanikk. Spesielt var Nernst medvirkende til å organisere Den Første Solvay-Kongressen I Fysikk, holdt i Brussel i November 1911, som var viet til en grundig evaluering av den nye kvantehypotesen av en gruppe ledende Europeiske fysikere.