能斯特?zé)舻膭?chuàng)造者，他提出了熱力學(xué)第三定律，這條定律對(duì)化學(xué)親合力的計(jì)算尤其重要，他因此榮獲1920年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。能斯特促進(jìn)了現(xiàn)代物理化學(xué)的確立，對(duì)電化學(xué)、熱力學(xué)、固態(tài)化學(xué)及光化學(xué)有所貢獻(xiàn)，并提出了能斯特方程。

能斯特 - 人物簡(jiǎn)介

瓦爾特?赫爾曼?能斯特，1864年6月25日生于西普魯士的布里森，1941年11月18日卒于齊貝勒（Zibelle），德國(guó)物理化學(xué)家。1887年畢業(yè)于維爾茨堡大學(xué)，并獲博士學(xué)位，在那里，他認(rèn)識(shí)了阿侖尼烏斯，并把他推薦給奧斯特瓦爾德當(dāng)助手。第二年，他得出了電極電勢(shì)與溶液濃度的關(guān)系式，即能斯特方程。

能斯特是一位法官的兒子。他誕生地點(diǎn)離哥白尼誕生地僅20英里。1887年獲維爾茨堡大學(xué)博士學(xué)位，后來(lái)當(dāng)了奧斯特瓦爾德的助手。1889年他作為一個(gè)25歲的青年在物理化學(xué)上初露頭角，他將熱力學(xué)原理應(yīng)用到了電池上。這是自伏打在將近一個(gè)世紀(jì)以前發(fā)明電池以來(lái)，第一次有人能對(duì)電池產(chǎn)生電勢(shì)作出合理解釋。他推導(dǎo)出一個(gè)簡(jiǎn)單公式，通常稱(chēng)之為能斯特方程。這個(gè)方程將電池的電勢(shì)同電池的各個(gè)性質(zhì)聯(lián)系起來(lái)。能斯特的解釋已為其他更好的解釋所代替，但他的方程沿用至今。

能斯特 - 任教生涯

能斯特自1890年起成為格廷根大學(xué)的化學(xué)教授，1904年任柏林大學(xué)物理化學(xué)教授，后來(lái)被任命為那里的實(shí)驗(yàn)物理研究所所長(zhǎng)（1924—1933）。1933年他因不受納粹的歡迎退休回到鄉(xiāng)間別墅莊園，并死在那里。

他先后在格丁根大學(xué)和柏林大學(xué)任教，他的研究成果很多，主要有：發(fā)明了聞名于世的白熾燈（能斯特?zé)簦�，建議用鉑氫電極為零電位電報(bào)、能斯特方程、能斯特?zé)岫ɡ恚�即熱力學(xué)第三定律），低溫下固體比熱測(cè)定等，因而獲1920年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

他把成績(jī)的取得歸功于導(dǎo)師奧斯特瓦爾德的培養(yǎng)，因而自己也毫無(wú)保留地把知識(shí)傳給學(xué)生，先后有三位諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者（米利肯1923，安德森1936年，格拉澤1960年）。師徒五代相傳是諾貝爾獎(jiǎng)史上空前的。由于納粹迫

害，能斯特于1933年離職，1941年11月18日在德逝世，終年77歲，1951年，他的骨灰移葬格丁根大學(xué)。

能斯特生于西普魯士（WestPrussia）的貝利森（Briesen）（今波蘭境內(nèi)的萬(wàn)布熱伊諾（W?brze?no））。他在蘇黎世大學(xué)、柏林大學(xué)及卡爾?弗朗岑斯大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)與物理學(xué)，去萊比錫工作了一段時(shí)間后，他在格丁根成立了物理化學(xué)與電化學(xué)研究所。1897年，能斯特發(fā)明了能斯特?zé)�，一種使用白熾陶瓷棒的電燈，是碳絲燈的替代品和白熾燈的前身。能斯特研究過(guò)滲透壓及電化學(xué)，1905年，他確立了他稱(chēng)之為“新熱定理”的定理，也就是后來(lái)的熱力學(xué)第三定律，這條定律描述了物質(zhì)接近絕對(duì)零度時(shí)的表現(xiàn)。
他榮獲1920年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，這是對(duì)他的熱化學(xué)研究成果的肯定。他于1924年出任柏林物理化學(xué)研究所主任，并擔(dān)任此職位至1933年退休，接著開(kāi)始研究電聲學(xué)和天體物理學(xué)。
能斯特于1930年與巴希斯坦（Bechstein）及西門(mén)子公司合作開(kāi)發(fā)了一種叫“新巴希斯坦之翼”（"Neo-Bechstein-Flügel"）的電子琴，當(dāng)中用無(wú)線電放大器取代了發(fā)聲板。該電子琴使用了電磁感應(yīng)器以產(chǎn)生電子調(diào)解及放大的聲音，跟電吉他是一樣的。

1891年任哥丁根大學(xué)物理化學(xué)教授。1905年任柏林大學(xué)教授。1925年起擔(dān)任柏林大學(xué)原子物理研究院院長(zhǎng)。1932年被選為倫敦皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。由于納粹政權(quán)的迫害，1933年退職，在農(nóng)村度過(guò)了他的晚年。1941年11月18日在柏林逝世。被葬于馬克斯?普朗克墓附近。

能斯特 - 研究方面

能斯特的研究主要在熱力學(xué)方面。1889年，他提出溶解壓假說(shuō)，從熱力學(xué)導(dǎo)出了電極勢(shì)與溶液濃度的關(guān)系式，即電化學(xué)中著名的能斯特方程。同年，還引入溶度積這個(gè)重要概念，用來(lái)解釋沉淀反應(yīng)。

他用量子理論的觀點(diǎn)研究低溫現(xiàn)象的研究，得出了光化學(xué)的"原子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)"理論。1906年，根據(jù)對(duì)低溫現(xiàn)象的研究，得出了熱力學(xué)第三定律，人們稱(chēng)之為"能斯特?zé)岫ɡ?，這個(gè)定理有效地解決了計(jì)算平衡常數(shù)問(wèn)題和許多工業(yè)生產(chǎn)難題。因此獲得了1920年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

此外，還研制出含氧化鋯及其氧化物發(fā)光劑的白熾電燈；設(shè)計(jì)出用指示劑測(cè)定介電常數(shù)、離子水化度和酸堿度的方法；發(fā)展了分解和接觸電勢(shì)、鈀電極性狀和神經(jīng)刺激理論。

能斯特的主要著作有：《新熱定律的理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)》等。

能斯特 - 能斯特方程

在電化學(xué)中，能斯特（Nernst）方程用來(lái)計(jì)算電極上相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)（E0）來(lái)說(shuō)的指定氧化還原對(duì)的平衡電壓(E)。能斯特方程只能在氧化還原對(duì)中兩種物質(zhì)同時(shí)存在時(shí)才有意義。

在常溫下（25°C=298.15K），有以下關(guān)系式：

                                                                       

 

                                                                       

因此，能斯特方程可以被簡(jiǎn)化為：

                                                                      

                                                        在25°C：

                                                                      

R是理想氣體常數(shù)，等于8.314570J.K-1.mol-1。
T是溫度，單位開(kāi)。
a是氧化型和還原型化學(xué)物質(zhì)的活度（活度=濃度*活度系數(shù)），其中[ox]代表氧化型，[red]代表還原型。
F是法拉第常數(shù)，1F等于96485C.mol-1。
n是半反應(yīng)式的電子轉(zhuǎn)移數(shù)，單位mol。

能斯特 - 能斯特方程歷史

能斯特方程命名于它的提出者德國(guó)化學(xué)家能斯特（WaltherNernst）。沃爾特.H.能斯特（WaltherH.Nernst）（1864-1941），1920年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，以表彰他在熱化學(xué)方面的工作。他對(duì)化學(xué)熱力學(xué)的貢獻(xiàn)是建立起聯(lián)系化學(xué)能和原電池電極電位關(guān)系的方程式。

能斯特 - 能斯特?zé)?/h2>

他發(fā)明的能斯特?zé)簦�又稱(chēng)能斯特發(fā)光體，是一種帶一條稀土金屬氧化物燈絲的固體輻射器，對(duì)紅外線光譜學(xué)十分重要。持續(xù)的歐姆加熱使得燈絲在導(dǎo)電時(shí)發(fā)光。發(fā)光體于2至14微米波長(zhǎng)下操作效果最理想。硅碳棒和能斯特?zé)羲�發(fā)出的光不是單色光，發(fā)射的是連續(xù)的紅外光帶。

能斯特 - 熱力學(xué)第三定律

化學(xué)熱力學(xué)，主要是吉布斯和范特霍夫（J.H.vantHoff）在19世紀(jì)后半期建立起來(lái)的；這一領(lǐng)域后來(lái)由德國(guó)化學(xué)家W?能斯特于1906年提出的熱力學(xué)第三定律而得到發(fā)展。

1906年，他的主要工作是在熱力學(xué)方面，企圖從測(cè)定比熱和反應(yīng)熱來(lái)預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的結(jié)果。如果反應(yīng)是吸熱的，那么所吸熱量將隨溫度下降而下降，達(dá)到絕對(duì)零度時(shí)吸熱量將變?yōu)榱�。能斯特假定在絕對(duì)零度時(shí)這種減少發(fā)生的速度也變?yōu)榱恪Ｗ鳛槠浣Y(jié)果引出了能斯特?zé)岫ɡ�，它表明如果反�?yīng)在絕對(duì)零度時(shí)在純粹的結(jié)晶固體之間發(fā)生，那么熵就沒(méi)有變化。
若以稍許不同的形式加以敘述，這個(gè)定理現(xiàn)在通稱(chēng)為熱力學(xué)第三定律。它和“絕對(duì)零度不可能通過(guò)有限的步驟達(dá)到”這一說(shuō)法是等價(jià)的。這時(shí)候可以計(jì)算熵的絕對(duì)值（和平衡常數(shù)的值），而不能計(jì)算熵的變化。現(xiàn)在大家知道這是粒子的量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)的結(jié)果。由于他在熱力學(xué)方面的工作，能斯特獲得了1920年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
第三定律的提出是試圖由熱力學(xué)數(shù)據(jù)尋求計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)K的值�；瘜W(xué)反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，即各種物質(zhì)的親和力，總是調(diào)節(jié)著初始產(chǎn)物與最終產(chǎn)物間的平衡。大家已經(jīng)知道，親和力不等于反應(yīng)熱，而等于可逆反應(yīng)中得到的最大有效功。這個(gè)量也叫熱力勢(shì)，吉布斯用△G表示，它是隨溫度而變的，如果知道了反應(yīng)體系的焓，△H的變化，便可計(jì)算出熱力勢(shì)。從熱力學(xué)第一定律和第二定律就可以看出這種聯(lián)系。熱力學(xué)第一定律是著名的能量守恒定律，它挫敗了建立永動(dòng)機(jī)的企圖。熱力學(xué)第二定律指出了封閉系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)變發(fā)生的方向并給出了熱機(jī)效率的極限值。

但是這兩個(gè)定律還不足以計(jì)算熱力勢(shì)的絕對(duì)值。為了計(jì)算熱力勢(shì)的絕對(duì)值，就必須了解在任何給定溫度下的△G與△H的關(guān)系。能斯特原理僅給出了溫度高于絕對(duì)零度時(shí)的關(guān)系式。
基于少量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正如能斯特所說(shuō)的“好像由于僥幸所致”，他便提出了大膽的理論，即［△H—△G］/T的極限值，在T=0的情況保攣*0；式中T是絕對(duì)溫度。分?jǐn)?shù)是表示熵的變化，即利用這種關(guān)系的某一化學(xué)體系的性能。能斯特原理還意味著所有過(guò)程的發(fā)生，在絕對(duì)零度下并不引起熵的變化。這并不排除在T=0的情況下熵本身也許是負(fù)無(wú)窮大的可能性，如果在稍高的溫度下得到一極限值的話。普朗克（M.Planck）于1911年補(bǔ)充了這一定律。他假設(shè)情況不是這樣并作了如下論斷：對(duì)于每一化學(xué)組成為均相的固體或液體來(lái)說(shuō)，它在絕對(duì)零度下的熵為零。

要檢驗(yàn)這一定律的有效性是不容易的。能斯特不得不親自收集大部分必需的數(shù)據(jù)，他提出的熱定理使人們有可能全面地測(cè)定比熱、轉(zhuǎn)變點(diǎn)和平衡。遺憾的是，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)他使用了某種程度的不合理方法，因而雖然事實(shí)上支持他的理論數(shù)據(jù)逐漸積累起來(lái)了，但是他花了很長(zhǎng)的時(shí)間才證明他的理論。量子理論的應(yīng)用，對(duì)他的理論的最后驗(yàn)證起了決定性的作用。后來(lái)情況很清楚，通過(guò)形成能斯特原理和能斯特全面地測(cè)定了低溫下的比熱，他對(duì)化學(xué)的發(fā)展作出了具有根本性重要意義的貢獻(xiàn)。因而1921年授予他1920年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)金，以“承認(rèn)他在熱化學(xué)方面的成就�！�

能斯特 - 著作

1、WaltherNernst,《Reasoningoftheoreticalchemistry:Ninepapers(1889-1921)》(Ger.,BegründungderTheoretischenChemie:NeunAbhandlungen,1889-1921).FrankfurtamMain:VerlagHarriDeutsch,c.2003.ISBN3-8171-3290-5 　　

2、WaltherNernst,《ThetheoreticalandexperimentalbasesoftheNewHeatTheorem》(Ger.,DietheoretischenundexperimentellenGrundlagendesneuenW?rmesatzes).Halle[Ger.]W.Knapp,1918[tr.1926].[ed.,thisisalistofthermodynamicalpapersfromthephysico-chemicalinstituteoftheUniversityofBerlin(1906-1916);TranlationavailablebyGuyBarr(LCCN27002575)]) 　　

3、WaltherNernst,《TheoreticalchemistryfromthestandpointofAvogadro’sruleandthermodynamics》(Ger.,TheoretischeChemievomStandpunktederAvogadroschenRegelundderThermodynamik).Stuttgart,F.Enke,1893[5thediton,1923].LCCNpo28000417