El Nicolás Léonard Sadi Carnot ( 1796 - del 1 de junio el 1832 del 24 de agosto ) era un físico francés y el ingeniero militar que, en sus reflexiones 1824 en la energía motiva del fuego, dieron la primera cuenta teórica acertada de los motores de calor ahora conocidos como el ciclo de Carnot, de tal modo poniendo las fundaciones de la ley segundo de la termodinámica . (Nota: Él no publicó en un diario. Él lo publicó bajo la forma de pequeño libro en 1824.) Técnico, él es el primer Thermodynamicist del mundo, siendo responsable de los conceptos tales que la eficacia de Carnot, el teorema de Carnot, el motor de calor de Carnot, y otros.
Vida
Nació en el París, Sadi Carnot el primer hijo del líder militar eminente y del geómetra, de la margarita Carnot de Lazare Nicholas, del hermano mayor Hipólito Carnot, y del tío Marie François Sadi Carnot (presidente del French Republic (1887-1894), hijo Hipólito Carnot ). Su padre lo nombró para el persa Sadi del poeta de Shiraz .De la edad 16 (1812), él atendió al polytechnique de École donde los profesores tales como José Louis de Gay-Lussac, Siméon Denis Poisson y André-Marie Ampère le y sus contemporáneos, Claude-Louis Navier y Gaspar-Gustavo Coriolis, enseñaron. Después de la graduación, él hizo oficial en el ejército francés antes de confiarse a la investigación científica, que se convertía celebrado más contemporáneos de s de Fourier de los 'que estaban interesados en la teoría del calor . Desde 1814, él desempeñó servicios en los militares. Después de la derrota final de Napoleon en 1815, su padre entró exilio. Él obtuvo más adelante licencia permanente del ejército francés. Posteriormente, él pasó tiempo para escribir su libro.
Reflexiones del en la energía motiva del fuego
Fondo
El contexto histórico en el cual Carnot trabajado era que existió el estudio científico del motor de vapor apenas, solamente el motor era realmente bastante lejanos adelante en su desarrollo. Había logrado una importancia económica e industrial extensamente reconocida. El Newcomen había inventado el motor de vapor funcionado primer pistón durante un siglo antes, en 1712. Cerca de 50 años después de ese, vatio llevaron a cabo sus mejoras celebradas para aumentar grandemente la eficacia y el sentido práctico del motor. Los motores compuestos, con más de una etapa de extensión, habían sido inventados ya. Había incluso una forma cruda de un motor de combustión interna, con el cual Carnot era familiar, y descrito en un cierto detalle en su libro. El progreso asombroso en cuanto al lado práctico había sido hecho, tan por lo menos una cierta comprensión intuitiva de los funcionamientos del motor existió. La base científica de su operación, sin embargo, era casi no existente incluso después de todo este vez. En el 1824, el principio de conservación de la energía era todavía no maduro y polémico, y una formulación exacta de la primera ley de la termodinámica era todavía durante una década lejos. El equivalente mecánico del calor seguía siendo dos décadas lejos. La teoría del calor frecuente era la teoría calórica que supuso que el calor era una clase del líquido ingrávido, invisible que salió a raudales cuando del equilibrio .
El dirige del tiempo de Carnot había intentado varios medios mecánicos, tales como vapor de alta presión, o uso de un poco de líquido con excepción del vapor, de mejorar la eficacia de motores. La eficacia, el trabajo generado de una cantidad dada del combustible, por ejemplo que quemaba un terrón del carbón, en estos primeros tiempos del desarrollo del motor era el 3% mero.
El ciclo de Carnot
considera también: Motor de calor de Carnot,
l ciclo de Carnot Carnot propuso contestar a dos preguntas sobre la operación de los motores de calor: " ¿Es el trabajo potencial disponible de una fuente de calor potencialmente ilimitado? " y " ¿Pueden los motores de calor en principio ser mejorados substituyendo el vapor por un poco de otro fluido operante o gas? " Él intentó contestar a éstos en una memoria, publicada como trabajo popular en 1824 en que él era solamente 28 años. Fue dado derecho la puissance motrice du feu (" del sur de Réflexions del ; Reflexiones en la energía motiva de Fire"). El libro fue pensado llano para cubrir una gama de asuntos algo amplia sobre los motores de calor en una manera algo popular. Las ecuaciones fueron guardadas a un mínimo y pedidas apenas cualquier cosa más allá de álgebra simple y aritmético, excepto de vez en cuando adentro las notas al pie de la página, donde él complació en algunas discusiones que implicaban un pequeño cálculo. Él discutió los méritos relativos del aire y del vapor como el fluido operante, los méritos de varios puntos del diseño del motor de vapor, e incluso rechazó algunas ideas sus los propios en mejoras prácticas posibles. Pero, dedicaron a la mayoría de las partes importantes del libro a una presentación absolutamente abstracta de un motor idealizado que se podría utilizar para entender y para aclarar los principios fundamentales que están de aplicabilidad general a todos los motores de calor, independiente de las decisiones particulares del diseño que pudieron ser tomadas.
Quizás la contribución más importante Carnot hecho a la termodinámica era el proceso de la abstracción de las características esenciales del motor de vapor como era sabido en su día en un motor de calor más general, idealizado . Esto dio lugar a un sistema termodinámico modelo sobre el cual los cálculos exactos podrían ser hechos, y evitó las complicaciones introducidas por muchas de las características crudas en las versiones contemporáneas del motor de vapor. Idealizando el motor, él podría dar claramente respuestas a sus dos preguntas originales que eran imposibles de disputar.
Él demostró que la eficacia de este motor idealizado es una función solamente de las dos temperaturas de los depósitos entre los cuales funciona. Él, sin embargo, no dio la forma exacta de la función, que fue derivada más adelante para ser el (T1−T2) ⁄T1, donde está la temperatura T1 absoluta del depósito más caliente. (Nota: Esta ecuación vino probablemente Kelvin .) NinguÌn motor que funciona cualquier otro ciclo puede ser más eficiente, dado las mismas temperaturas de funcionamiento.
Él vio muy claramente, intuitivo, que él podría dar respuestas muy definidas a las dos preguntas fijadas antes del lector. El ciclo de Carnot es el motor posible más eficiente, no sólo debido a la ausencia (trivial) de fricción y de otros procesos derrochadores fortuitos; la razón principal es que allí no está supuesto para ser ninguna conducción del calor entre las piezas del motor en diversas temperaturas. Él sabía que la conducción mera del calor entre los cuerpos en diversas temperaturas es una derrochador, proceso irreversible y debe ser eliminado si el motor de calor es tener la eficacia máxima.
Con respecto al segundo punto, él también estaba absolutamente seguro que la eficacia máxima alcanzable no dependió de la naturaleza exacta del fluido operante . Él indicó esto para el énfasis como asunto general: " La energía motiva del calor es independiente de los agentes empleados para realizarlo; su cantidad es fijada solamente por las temperaturas de los cuerpos entre los cuales se efectúa, finalmente, la transferencia de caloric." Por el " energía motiva del calor, " utilizaríamos hoy el " del término; eficacia de un motor de calor reversible, " y por el " transferencia de calórico, " significaríamos la transferencia reversible de heat." Él sabía intuitivo que su motor tendría la eficacia máxima, pero no podía indicar cuáles sería esa eficacia. Él concluyó:
La producción de energía motiva es entonces deuda en motores de vapor no a la consumición real del calórico sino a su transporte de un cuerpo caliente a un cuerpo frío|
y
De la caída de calórico la energía motiva aumenta evidentemente con la diferencia de la temperatura entre los cuerpos calientes y fríos, pero no sabemos si es proporcional a esta diferencia|
Hacia la segunda ley
En su modelo ideal, el calor de calórico convertido en trabajo podía ser reinstalado invirtiendo el movimiento del ciclo, un concepto conocido posteriormente como reversibilidad termodinámica . Carnot sin embargo postuló más lejos que alguÌn calórico está perdido, no siendo convertido al trabajo mecánico. Por lo tanto ninguÌn motor de calor verdadero podía realizar la reversibilidad del ciclo de Carnot y fue condenado para ser menos eficiente.Formulado sin embargo en términos de calórico, algo que la entropía, esto era una penetración temprana en la ley segundo de la termodinámica .
Recepción y vida posterior
El impacto del ciclo de Carnot en el desarrollo de ingeniería del motor de vapor era probablemente bastante pequeño. Se ha comentado, de hecho, que " el desarrollo de la termodinámica debe más al motor de vapor, que el desarrollo del motor de vapor debe a thermodynamics." Los progresos prácticos, al igual que tan a menudo el caso en ciencia, llevados la manera.El libro de Carnot recibió al parecer la atención muy pequeña de sus contemporáneos al principio. La única citación dentro de algunos años después de que su publicación fuera una revisión de ella en una “revista periódica Encyclopédique, “que era un diario que cubrió una amplia gama de asuntos en literatura. El trabajo comenzó solamente a tener un impacto verdadero cuando era modernizado por el Émile Clapeyron, en el 1834 y después fomenta elaborado sobre por el Clausius y el Kelvin, que juntas derivaron de él la noción de la entropía y la segunda ley de la termodinámica.
Carnot murió en una epidemia del cólera cuando él era solamente 36 de 1832. Debido a la preocupación del cólera, muchas sus pertenencia y escrituras fueron enterradas junto con él después de su muerte. Así solamente un puñado de sus escrituras científicas sobrevivió además de su libro.
Después de la publicación de su libro en 1824, su libro salió rápidamente de la impresión y su libro era por algún tiempo muy difícil de obtener. Por ejemplo, el Kelvin tenía gran dificultad en conseguir una copia del libro de Carnot. Hoy en día, su libro en francés se puede transferir electrónicamente. Una traducción inglesa de su libro fue publicada por Dover en 1960 y después reimpresa por Peter Smith en 1977. Algunos de sus manuscritos póstumos también fueron traducidos al inglés e incluido. (Ver por favor la referencia.)
Carnot theoy no ayudó a mejorar la eficacia de los motores de vapor en el principio. Solamente hacia el final del siglo XIX estaba la idea de Carnot que la eficacia del motor de calor puede ser aumentada aumentando la temperatura del depósito caliente puesto en práctica en el Rudolf diesel (1858-1913) que fueron fascinados absolutamente por la teoría de Carnot y diseñaron un motor (motor diesel ) en cuál es mucho más alta la temperatura del depósito caliente que la de un motor de vapor, dando por resultado un motor cuál es más eficiente que un motor de vapor. (Referencia: " El motor" diesel;, Diario del instituto de Franklin, noviembre de 1901.) Así eventual, el libro de Carnot tenía un impacto verdadero en el diseño de motores prácticos.
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