КАРНО, САДИ НИКОЛА ЛЕОНАР

(1796-1832) французский физик и военный инженер, один из создате­лей термодинамики

Сади Никола Леонар Карно родился 1 июня 1796 года в Париже в семье крупного ученого, выдающегося поли­тического деятеля и талантливого военачальника. Его отец Лазар Карно уже в ранние годы проявил способнос­ти к математике. Он закончил Мезьерскую школу воен­ных инженеров и через 10 лет был произведен в капита­ны. Лазар Карно очень много занимался научными иссле­дованиями: в 1784 году он написал об управляемых аэро­статах и их применении в военном деле, тогда же вышла его работа «Опыт о машинах вообще» без указания име­ни автора. Впоследствии она была переработана и издана вторично в 1786 году с указанием его имени.

С началом революции во Франции отец Сади активно включается в общественное движение и становится од­ним из виднейших деятелей Французской революции. Его избирают депутатом Законодательного собрания, а потом Конвента и Комитета общественного спасения. В 1796 году, в год рождения старшего сына Сади, Лазар Карно был избран членом Парижской Академии наук. При На­полеоне он не раз занимал министерские посты и был воз­веден в графы.

Годы детства и юности Сади Карно и его брата Иппо­лита совпали с бурным революционным периодом Фран­ции. Влияние отца на сыновей было огромным. Даже в самые трудные для республики дни Лазар Карно много времени уделял воспитанию детей: развивал в них инте­рес к математике и философии, занимался с ними плава­нием и фехтованием. Сади глубоко чтил своего отца и был всю жизнь благодарен ему за знания и умения, передан­ные детям.

Начальное образование Сади Карно получил под ру­ководством отца, а также посещая лицей Карла Велико­го. Он был очень способным учеником, и поэтому обуче­ние шло легко. От отца Сади унаследовал способности к математике и физике, любовь к языкам и поэзии. Маль­чик был также очень музыкальным, унаследовав это от матери. После окончания лицея Сади поступил в Политех­ническую школу, готовившую специалистов для инженер­ной работы. Это было лучшее заведение Франции того вре­мени с трехлетним сроком обучения. В нем проходил кон­курсный отбор учащихся и выплачивалась стипендия. Луч­шие выпускники школы получали возможность занимать­ся теоретическими исследованиями в области точных наук.

В октябре 1814 года Сади окончил Политехническую школу и был направлен в Мец для продолжения образо­вания. В 1816 году он заканчивает обучение в Меце, по­лучив звание лейтенанта, и приступает к службе в инже­нерном полку. К этому времени Наполеон был разгром­лен и сослан на остров Святой Елены, Лазар Карно был осужден, и перспективы военной карьеры Сади были со­мнительными. В инженерном полку обязанностью Карно было обследование гарнизонов и укреплений, составле­ние смет, планов и отчетов. Но результаты его деятельно­сти были преданы забвению из-за царившего в армии бю­рократизма. В связи с репрессиями в отношении отца даль­нейшее продвижение по службе для него было практичес­ки невозможным. Кроме того, застой и скука гарнизон­ной службы, отсутствие условий для самообразования и возможностей для приложения своих знаний приводили его в отчаяние. Спустя три года, в 1819 году, Сади Карно успешно сдал конкурсный экзамен и с чином поручика был зачислен в Главный штаб Инженерного корпуса, находя­щийся в Париже. Переехав в Париж, он поселяется в доме отца и занимается в основном наукой, изучая научные публикации в области физики.

С большим интересом он вникает в сущность техно­логических процессов и начинает заниматься теорети­ческими исследованиями в области паровых машин. В сво­бодное от службы время С.Карно посещает лекции в Сор­бонне, Коллеж де Франс, Консерватории искусств и ре­месел, а также библиотеки и музеи.

12 июня 1824 года был издан главный труд двадцати­восьмилетнего военного инженера «Размышления о дви­жущей силе огня и о машинах, способных развить эту силу». Эта работа, официально представленная Академии наук, получила благожелательную рецензию, в которой отмечалась возможность практического использования двигателей, теоретически рассмотренных С.Карно. В ней автор, исходя из невозможности создания вечного двига­теля, впервые высказал мысль, что причиной преобразо­вания теплоты в работу тепловой машины является раз­ница температур нагревателя и холодильника, причем природа рабочего тела не играет никакой роли. Таким образом, полезную работу можно получить только в слу­чае, когда тепло переходит рт нагретого тела к более хо­лодному.

Важнейшие результаты работы С.Карно не произве­ли должного впечатления в ученом мире. Необычность логических построений ученого вызывала недоверие. Только в 1834 году благодаря Б.Клапейрону, который при­дал идеям Карно доступную математическую форму, этот труд получил широкую известность. Это сочинение яви­лось началом термодинамики.

Заслуга Сади Карно состоит в том, что он ввел поня­тие кругового и обратимого процессов, идеального цикла тепловых машин, заложил основы их теории. Ученый по­казал преимущество применения в паровых машинах пара высокого давления и его многократного расширения, сформулировал принцип работы газовых тепловых машин. С.Карно дал значение механического эквивалента тепло­ты. По его расчетам, оно равно 370 кГм на 1 ккал, и незна­чительно отличается от принятого в настоящее время числа 427 кГм/ккал, что примерно равно 4189 Дж/ккал. Таким образом, Карно первым из ученых в своих заметках сформулировал один из фундаментальных законов приро­ды — закон сохранения и превращения энергии, получив­ший в термодинамике название ее первого начала.

В период революции 1830 года Сади Карно входил в Политехнический союз, объединявший выпускников По­литехнической школы. Целью этого союза было проведе­ние совместных исследований для поддержания экономи­ки молодой республики. В это же время С.Карно вступил в Политехническую ассоциацию, созданную с целью рас­пространения научных знаний среди народных масс. Его исследования в эти годы посвящены вопросам природы теплоты и поиску соотношения между теплотой и рабо­той. Занимаясь исследованиями паров и газов, Карно пы­тался найти вид уравнения, связывающего температуру и давление, но эти исследования остались незавершенны­ми. Часть его заметок была опубликована спустя 54 года после его смерти.

Сади Никола Леонар Карно умер в возрасте тридцати шести лет 24 августа 1832 года в Париже от эпидемии холеры. В соответствии с существовавшим положением все его личные вещи, включая и черновики с результата­ми научных исследований последних лет, были уничто­жены . 27 августа на первой странице официальной париж­ской газеты «Монитер» появилось сообщение о смерти С.Карно, была дана краткая биографическая справка и помещена рецензия на его исследования, которые харак­теризовались как «замечательные».

 Из научного наследия С.Карно сохранилось немногое. Случайно осталась неуничтоженной его записная книж­ка, переданная после смерти Карно брату ученого. Он хранил ее как реликвию в своей библиотеке и в 1878 году передал Парижской Академии наук. Слава, которой Сади Карно был лишен при жизни, росла по мере развития и становления термодинамики.