卡諾，S.

卡諾，S.

正文

法國物理學家、工程師。1796年 6月 1日生於巴黎，是數學家L.卡諾的長子。1812年進巴黎查理曼大帝公立中學學習，不久以優異成績考入巴黎工藝學院，從師於S.-D.泊松、J.L.蓋－呂薩克、A.-M.安培和D.F.J.阿喇戈等人。1814年進工兵學校。1816年任少尉軍官。1819年在巴黎任職於總參謀部，次年請長假回家，編入預備役，繼續從事他所酷愛的自然科學的學習和研究。大概從1820年開始，他潛心於蒸汽機的研究。1824年，卡諾發表了名著《談談火的動力和能發動這種動力的機器》(Réflexions sur la puissance Motrice du feu et sar les machines propres ╜ dèⅤelopper cette puissance)，但當時並沒有引起人們的注意，直到他逝世後才引起人們的重視。1827年，卡諾又被總參謀部召回服役，並將他以上尉身份派往現役部隊任軍事工程師。在里昂等地經過短期工作後，1828年卡諾永遠辭去了在軍隊中的職務，回到巴黎繼續研究蒸汽機的理論。1830年卡諾因父親的關係被推選為貴族院議員，但他斷然拒絕了這個職務，因為他是一個共和主義者，認為職位的世襲不符合共和主義的思想。1832年因染霍亂病於8月24日逝世，年僅36歲。由於害怕傳染,他的隨身物件,包括他的著作、手稿，均被焚毀。

卡諾，S.

在卡諾時代，蒸汽機已獲得廣泛套用，但效率很低。由於科學家和工程師們對蒸汽機效率這一概念缺乏正確的理解，而沒有找到提高熱機效率的根本途徑。卡諾在1824年發表的那篇論文中,提出了一個理想熱機模型(稱卡諾可逆熱機)。卡諾構想熱機由汽缸、活塞以及兩個維持在不同溫度間的熱源組成，以理想氣體為工質。此熱機的循環分四個階段。第一階段工質和高溫熱源相接觸，工質受熱等溫膨脹。第二階段工質與熱源脫離，絕熱地繼續膨脹，溫度隨之降低。第三階段工質和低溫熱源相接觸，並等溫地壓縮，向低溫熱源放出熱量。第四階段工質和低溫熱源脫開，繼續絕熱地被壓縮，工質溫度升高，直至回升到第一階段開始時的情況，這時工質和熱機都回復到各自的初始狀態，完成了一個循環。在這個循環過程中，熱機對外作了功。這種循環後來被稱為卡諾循環，它指出了熱機工作過程中最本質的東西：熱機必須工作於兩個熱源之間，一個高溫熱源供給熱量，一個低溫熱源吸收熱量，只有這樣才能將高溫熱源的熱量不斷地轉化為有用的機械功。但是當時卡諾作出這種判斷的依據卻是錯誤的，他認為熱機動力來源於熱質從高溫熱源向低溫熱源的流動（見熱質說），把熱的動力比之於瀑布。他認為：“瀑布的動力與其高度和液體的量有關；而熱的動力也與所用的熱素（即熱質）的量，以及可以稱為‘下落的高度’有關，……它就是交換熱素的兩個物體間的溫度差”（《談談火的動力和能發動這種動力的機器》）。卡諾在這篇論文中還提出了熱機最高效率的概念。他認為在對熱機進行的無限改進中，必然存在著一個熱動力的極限：在工作於兩個給定溫度之間的所有熱機中，以上述理想可逆熱機所產生的動力為最大。這個結論現在被稱為卡諾定理。
1878年卡諾的弟弟公布了一束卡諾去世時倖免被毀的筆記殘頁。這份筆記表明,卡諾後來已放棄熱質說,認識到熱不過是改變了形式的運動，並且還明確提出了在自然界中動力在量上不生不滅的思想。

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