نیکلا سعدی کارنو

نیکلا لئونار سدی کارنو (به فرانسوی: Nicolas Léonard Sadi Carnot) ‏(۱۷۹۶–۱۸۳۲) که بیشتر به سعدی کارنو شناخته می‌شود، فیزیک‌دان و مهندس فرانسوی بود که قانون دوم ترمودینامیک را پیش نهاد. چرخه کارنو در ماشین‌های گرمایی به نام اوست.

نیکلا لئونار سعدی کارنو
نام اصلی	Nicolas Léonard Sadi Carnot
متولد	۱ ژوئن ۱۷۹۶ میلادی پاریس
درگذشت	۲۴ اوت ۱۸۳۲ میلادی، ابتلا به بیماری وبا
اقامتگاه	فرانسه

زندگی‌نامه

کارنو در یک خانوادهٔ برجستۀ فرانسوی زاده‌شد. پدرش لازار کارنو (۱۷۵۳ تا ۱۸۲۳) ریاضی‌دان انقلابی، طراح نقشه‌های جنگ، پدیدآورندهٔ چهارده ارتش جمهوری فرانسه و از شخصیت‌های برجستهٔ دولتی محسوب می‌شد، که به‌سبب ابداع روش‌های نوین و مؤثر جنگی برای مقابله با دولت‌های اروپایی، «طراح پیروزی» خوانده‌می‌شد. برادرش، آزادی‌خواه و سیاست‌مداری برجسته بود و برادرزاده‌اش، ماری فرانسوا سعدی کارنو، به ریاست جمهوری فرانسه رسید. پدر کارنو به فرهنگ و ادب فارسی عشق می‌ورزید و به‌سبب علاقهٔ وافرش به سعدی شیرازی، شاعر پرآوازهٔ ایرانی، نام میانی فرزندش را سعدی برگزید.

کارنو در شانزده‌سالگی وارد مدرسهٔ پلی‌تکنیک شد. او هم‌زمان با دانشجویان دیگری چون ناویر و کُوریولیس، که آنها هم دانشمندان بزرگی شدند، نزد استادان بزرگی از جمله گی‌لوساک، پواسون، آراگو و آمپر به تحصیل پرداخت. پس از مدرسهٔ پلی‌تکنیک، با درجهٔ افسری وارد ارتش فرانسه شد، اما پس‌از سقوط ناپلئون و تبعید پدرش، از ارتش خارج شد. پس‌از آن در پاریس اقامت گزید. در پاریس با دانشگاه سوربون و کُولِژ دو فرانس در ارتباط بود. دل‌بسته موسیقی و تئاتر بود و حتی دربارهٔ رقص و شمشیربازی تحقیق می‌کرد.

همان زمان به صنعت علاقه‌مند شد و شروع به مطالعهٔ نظریهٔ گازها کرد. نخستین اثر مهم کارنو، جزوه‌ای بود که ۱۸۲۲ تا ۱۸۲۳ نگاشت و در آن برای تعیین رابطهٔ ریاضی کار انجام‌شده از سوی بخار آب تلاش کرد. پس از انتشار این اثر به تحقیقات ادامه داد و نظریاتش را کامل‌تر کرد که یاداشت‌هایی از آن‌ها به‌جای مانده‌است.

آن زمان، ماشین بخار از سوی جیمز وات اختراع شده‌بود و در صنعت نقش مهمی داشت، گرچه برخلاف کوشش‌ها، بازده آن بسیار اندک بود. آن زمان، هنوز به قانون بقای انرژی نرسیده‌بودند، و انرژی و گرما را یکی نمی‌انگاشتند. گرما، در اصل، ماده‌ای بی‌وزن و نادیدنی پنداشته‌می‌شد.

کارنو، پدیدآمدن نیروی محرک را مستقل از دستگاه به‌کاررفته در نظر گرفت، و به این نتیجه رسید که بیشترین بازده‌ای که می‌توان از هر نوع ماشین گرمایی گرفت به اختلاف دمای دو چشمه (یا دیگ) سرد و گرم بستگی دارد. به‌دنبال آن، او چرخه‌ای را پیش نهاد که امروزه به‌افتخار او چرخهٔ کارنو نامیده می‌شود. بر اساس آن، در پروسه تبدیل‌شدن مایع واسطه به گاز، انجام کار، و برگشت به حالت مایع، دو فرایند بی‌دررو و دو فرایند هم‌دما روی می‌دهد. در این پروسه، جریان خودبه‌خودی گرما، یا آن‌گونه که کارنو و هم‌عصرانش می‌پنداشتند «جریان کالُریک»، هم‌واره از چشمهٔ گرم به‌سوی چشمهٔ سرد روان می‌شود و مایع واسطه با گرم‌شدن از راه چشمهٔ گرم و انجام کار، بقیه را به چشمهٔ سرد می‌فرستد.

از اثر کارنو، به‌نام «تأملاتی درباره نیروی محرکه آتش»، هنگام انتشار چندان استقبال نشد و مدت‌ها پس‌از مرگ زودهنگام کارنو و چاپ آن از سوی برادرش در ۱۸۷۸، توجه‌ها به آن جلب شد. اندیشه‌های کارنو را کلوین و رودلف کلاوزیوس تکمیل و تصحیح کردند. امروزه می‌دانیم که بازده کارنو یا بیشترین بازده یک ماشین آرمانی، با نسبت تفاضل دماهای چشمه‌های سرد و گرم به دمای مطلق چشمهٔ گرم، برابر است.

کارنو در جوانی و در اوج شکوفایی علمی‌، در سی‌وشش‌سالگی بر اثر وبا، که آن زمان همه‌گیر شده‌بود، درگذشت.

جستارهای وابسته

• بنویت پال امیل کلاپیرون
• کلوین
• رودلف کلاوزیوس
• ترمودینامیک

منابع

• فرهنگ فیزیک پایه، انتشارات فرهنگان (تهران ۱۳۸۱).
• تاریخ علوم، پی یر روسو، انتشارات امیرکبیر.
• دائرةالمعارف دانشمندان علم و صنعت، آیزاک آسیموف.