卡諾(Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796~1823)
法國物理學(xué)家、軍事工程師。1796年6月1日生于巴黎。其父L.卡諾是法國有名的數(shù)學(xué)家、將軍和政治活動家,學(xué)術(shù)上很有造詣;1807年退出政界、軍界后,把自己己的全部精力都傾注在兒子的學(xué)業(yè)上,對卡諾的影響很大?ㄖZ182019年考入巴黎工藝學(xué)院,從師于泊松、蓋·呂薩克、安培等人。182019年以優(yōu)異成績畢業(yè),同年入梅斯工兵學(xué)校深造,182019年成為一名軍事工程師,并任少尉軍官。1820年離開部隊回到巴黎,繼續(xù)從事他所酷愛的自然科學(xué)的學(xué)習(xí)和研究。先后在巴黎大學(xué)、法蘭西學(xué)院、礦業(yè)學(xué)院和巴黎國立工藝博物館攻讀物理學(xué)、數(shù)學(xué)和政治經(jīng)濟(jì)學(xué),打下了雄厚的理論基礎(chǔ)。
卡諾正處在蒸汽機(jī)迅速發(fā)展、廣泛應(yīng)用的時代。他看到從國外進(jìn)口的尤其是英國制造的蒸汽機(jī),性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自己國家生產(chǎn)的,便決心從事熱機(jī)效率問題的研究。他不像許多人那樣著眼于局部的、機(jī)械的細(xì)節(jié)的改良,而是獨辟蹊徑,從理論的高度上對熱機(jī)的工作原理進(jìn)行研究,以期得到普遍性的規(guī)律;1824年他發(fā)表了名著《談?wù)劵鸬膭恿湍馨l(fā)動這種動力的機(jī)器》,書中寫道:“為了以最普遍的形式來考慮熱產(chǎn)生運(yùn)動的原理,就必須撇開任何的機(jī)構(gòu)或任何特殊的工作介質(zhì)來進(jìn)行考慮,就必須不僅建立蒸汽機(jī)原理,而且建立所有假想的熱機(jī)的原理,不論在這種熱機(jī)里用的是什么工作介質(zhì),也不論以什么方法來運(yùn)轉(zhuǎn)它們!倍鞲袼箤ㄖZ的這種研究方法給予了高度評價,在《自然辯證法》中稱贊卡諾“撇開了這些對主要過程無關(guān)重要的次要情況而設(shè)計了一部理想的蒸汽機(jī)(或煤油機(jī))。的確,這樣一部機(jī)器就像幾何學(xué)上的線或面一樣是決不可能制造出來的,但是它按照自己的方式起了像這些數(shù)學(xué)抽象所起的同樣的作用:它表現(xiàn)純粹的、獨立的、真正的過程!笨ㄖZ出色地運(yùn)用了理想模型的研究方法,以他富于創(chuàng)造性的想象力,精心構(gòu)思了理想化的熱機(jī)──后稱卡諾可逆熱機(jī)(卡諾熱機(jī)),提出了作為熱力學(xué)重要理論基礎(chǔ)的卡諾循環(huán)和卡諾定理,從理論上解決了提高熱機(jī)效率的根本途徑。
在這篇論文中卡諾指出了熱機(jī)工作過程中最本質(zhì)的東西:熱機(jī)必須工作于兩個熱源之間,才能將高溫?zé)嵩吹臒崃坎粩嗟剞D(zhuǎn)化為有用的機(jī)械功;明確了“熱的動力與用來實現(xiàn)動力的介質(zhì)無關(guān),動力的量僅由最終影響熱素傳遞的物體之間的溫度來確定”,指明了循環(huán)工作熱機(jī)的效率有一極限值,而按可逆卡諾循環(huán)工作的熱機(jī)所產(chǎn)生的效率最高。順便指出,這些結(jié)論卡諾是根據(jù)熱質(zhì)守恒的思想和永動機(jī)不可能原理得出的,顯然熱質(zhì)守恒思想是錯誤的。實際上卡諾的理論已經(jīng)深含了熱力學(xué)第二定律的基本思想,但由于受到熱質(zhì)說的束縛,使他當(dāng)時未能完全探究到問題的底蘊(yùn)?上ЭㄖZ英年早逝,他的理論是由后人克拉珀龍賦予易懂的數(shù)學(xué)形式后才獲得盛名的,是經(jīng)過克勞修斯、開爾文等人的研究才得到發(fā)展,并具有重要的實踐意義。
1832年8月24日卡諾因染霍亂癥在巴黎逝世,年僅36歲。按當(dāng)時處理霍亂死者的辦法,死者所有的資料及個人物品必須全部埋葬掉。這無疑給科學(xué)事業(yè)帶來了不可彌補(bǔ)損失。根據(jù)1878年他弟弟公布的卡諾去世時幸免被毀的一束筆記殘頁中發(fā)現(xiàn),卡諾經(jīng)意識到熱質(zhì)說的錯誤而轉(zhuǎn)向熱的動力學(xué)理論,并且發(fā)現(xiàn)了能的轉(zhuǎn)化與守恒定律。1830年卡諾在筆記中指出:“熱不是別的什么東西,而是動力(能量)或者可以說,它是改變了形式的運(yùn)動。它是(物體中粒子的)一種運(yùn)動(的形式)。如果物體的粒子的動力被摧毀了,必定同時有力產(chǎn)生,其量正好準(zhǔn)確地同摧毀的動力的量成正比。反過來說,如果熱損失了,必定有動力產(chǎn)生”。“動力(能量)是自然界的一個不變量,準(zhǔn)確地說,它既不能產(chǎn)生,也不能消滅。實際上它只改變它的形式。這是說,它有時引起一種運(yùn)動,有時引起另一運(yùn)動,但它決不消失!边@就是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的明確的最早表述,可惜1878年文稿公布時該定律已經(jīng)確立,卡諾的這些思想在歷史上沒能起到應(yīng)有的作用。
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