КАРНО Сади - КАРНО́ (Carnot) (Никола Леонар) Сади (1796-1832), французский физик и инженер, один из основателей термодинамики. Сын Л. Н. Карно. Рассмотрел идеальный термодинамический цикл и доказал теорему, названную его именем.
* * *
КАРНО́ (Carnot) Сади (полное имя Сади Никола Леонар) (1 июня 1796, Париж - 24 августа 1832, там же), французский физик и инженер, один из основоположников термодинамики (см. ТЕРМОДИНАМИКА).
Бурные годы во Франции
Старший сын Лазара Карно (см. КАРНО Лазар Никола), крупного ученого, политического деятеля и военачальника, избранного после революции 1796 в Парижскую академию наук, депутата Законодательного собрания, на момент рождения сына - члена Директории (см. ДИРЕКТОРИЯ (во Франции)). В духе традиций того времени получил пышное имя Сади Никола Леонар. Лазар уделял воспитанию сыновей большое внимание, и его домашние занятия многое дали для их умственного, духовного и физического развития. Когда Сади стал посещать лицей Карла Великого, то учиться там ему было легко. Особенно охотно и успешно он изучал математику и физику.
После блестящего окончания лицея по совету отца было решено продолжать обучение Сади в Политехнической школе, лучшем тогдашнем учебном заведении Франции, в котором в разные годы учились многие прославленные люди науки.
Шестнадцатилетний Сади успешно сдал вступительные экзамены и приступил к учебе. В 1816, окончив шестым по успеваемости Политехническую школу, он тут же был направлен в г. Мец для продолжения образования. За два года пребывания в Меце Сади написал несколько статей, ныне утерянных, но, как пишут его биографы, получивших высокую оценку.
На военной службе
После Меца начался самый безрадостный период в жизни Сади. Лейтенанта Карно послали в инженерный полк, и он должен был обследовать гарнизоны, составлять планы, сметы и отчеты. Застой и скука гарнизонной службы приводили 23-летнего лейтенанта в отчаяние, и, как только представилась возможность, он, выдержав конкурсные экзамены, был зачислен в Главный штаб корпуса, переехал в Париж и поселился в доме отца. Это событие произошло в 1819 г. и было сопряжено со значительными сложностями из-за антироялистской позиции Лазара Карно.
«Размышления...»
Живя и работая в Париже, Сади получил возможность следить за появлявшимися в печати наиболее важными научными работами, посещать интересовавшие его лекции, библиотеки и музеи.
Именно это время - период его наиболее активного научного творчества. 12 июня 1824 выходит из печати первая и единственная работа двадцативосьмилетнего офицера Сади Карно - обессмертившие его имя «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу».
Он много трудился, продолжая эти исследования, несмотря на захватывавшие его события революции 1830 г. (см. ФРАНЦУЗСКИЕ РЕВОЛЮЦИИ 19 ВЕКА), но завершить этот труд ему было не суждено.
В 1832 тридцатишестилетний Сади Карно стал жертвой холеры. По существовавшим тогда правилам, все его имущество, в том числе, и все бумаги были сожжены. Единственная случайно уцелевшая записная книжка позволяет понять, сколь велика эта потеря. В этой книжке - одно из самых важных положений термодинамики («первое начало (см. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ)»), т. е. закон сохранения энергии.
Принципы работы тепловых машин
Труд Карно был, по существу, первым серьезным теоретическим исследованием принципов работы тепловых машин. Хотя он пользовался уже в его время отвергавшимся многими физиками представлением о теплороде (см. ТЕПЛОРОД), приток которого вызывает нагревание, а отток - охлаждение вещества, ему удалось открыть целый ряд положений, играющих определяющую роль в работе этих машин:
- в любой тепловой машине должен быть нагреватель и холодильник, должны осуществляться повторяющиеся циклы: за расширением рабочего вещества в машине, сопровождающимся произведением работы, должно следовать сжатие; (Один из важнейших примеров - цикл Карно (теперь его чаще приводят в формулировке Клапейрона (см. КЛАПЕЙРОН Эмиль): изотермическое (при постоянной температуре нагревателя), затем адиабатическое (без теплообмена) расширение, потом вновь изотермическое (при температуре холодильника) и, наконец, адиабатическое сжатие, в результате чего система возвращается в исходное состояние) полезная работа, производимая за один цикл, тем больше, чем больше разность температур нагревателя и холодильника;
- эта работа тем больше, чем медленнее происходит расширение и сжатие, чем ближе процесс к квазиравновесному, когда система в каждый момент бесконечно близка к равновесной. Действительно, если поршень, под которым находится газ, поднимается быстро, то давление непосредственно под ним оказывается пониженным по сравнению с равновесным, а чем меньше это давление, тем меньше та работа, которая может быть произведена.
Попытки Карно напрямую связать коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины (это - тоже его термин) с температурой нагревателя и холодильника не увенчалась успехом только потому, что в то время еще не была известна абсолютная шкала температур.
Но он понял очень многое. Так, он дал глубокий анализ того, водяной пар или воздух выгоднее использовать в качестве рабочего вещества в тепловой машине, доказал, что максимальный теоретически возможный КПД не зависит от конструкции тепловой машины, а определяется только температурой нагревателя и холодильника, и установил много других важнейших положений.
Вряд ли нужно говорить, как важно было появление теории Карно в то время, когда паровые (да и все другие) тепловые машины заняли колоссальное место во всей мировой промышленности.
Посмертное признание
Однако, «Размышления...» Карно - один из удивительнейших примеров гениального научного прозрения, еще долго остававшегося не понятым и не оцененным. Пожалуй, всеобщее признание труды Карно получили лишь после того, как Уильям Томсон (см. ТОМСОН Уильям) (лорд Кельвин), углубленно изучив их, в 1849 опубликовал в «Трудах Лондонского Королевского общества» пространный «Доклад о теории Карно - о движущей силе теплоты с численными результатами, полученными из опытов Реньо над парами». Несомненно, эта деятельность Томсона явилась одним из источников тех умозаключений, которые привели его к важнейшему выводу об абсолютной шкале температур.