Nicolas Léonard Sadi Carnot

 

Nicolas Léonard Sadi Carnot, * 1. Juni 1796 in Paris; † 24. August 1832 in Paris, war ein französischer Physiker, er begründete mit seiner theoretischen Betrachtung der Dampfmaschine (Carnot-Prozess) einen neuen Zweig der Wissenschaft, die Thermodynamik. Sadi Carnot kam als zweiter Sohn des Politikers und Wissenschaftlers Lazare Nicolas Marguerite Carnot zur Welt. Er wurde nach dem persischen Dichter Sadi Schirazi benannt. Sein Vater erkannte früh das Interesse für Mechanik und Physik und bewegte ihn, die technischen Wissenschaften zu studieren. So begann Sadi bereits 1812 an der École Polytechnique in Paris, verließ diese Hochschule aber 1814 wieder, um Ingenieuroffizier im Geniekorps, einer technischen Militärtruppe zu werden. Aufgrund seiner republikanischen Überzeugung, die er mit seinem Vater gemein hatte, bekam er dort aber Schwierigkeiten, auch sagte ihm der militärische Dienst nicht sonderlich zu. So bat er 1819 um eine einstweilige Entlassung, um sich nun ganz der Wissenschaft hinzugeben. Dazu gehörten Chemie-, Physik-, Mathematik-, Naturgeschichte- und Volkswirtschaft-Vorlesungen zu hören, Industrieunternehmen zu besuchen sowie Modelle von Maschinen in Museen zu betrachten, aber auch Musik und die Werke von Blaise Pascal, Molière oder Jean de La Fontaine. Seine Aktivitäten unterbrach er dabei nur einmal für einen Besuch seines Vaters, der seine letzten Lebensjahre in der Verbannung in Magdeburg verbrachte.

Bei seinen Studien erkannte Carnot Vorzüge und Perspektive der Dampfmaschine. Da man diese Maschinen nur empirisch verbesserte, hielt er es für dringend geboten, das „Phänomen der Erzeugung von Bewegung durch Bewegung von Wärme“ eingehend zu betrachten. Das Ergebnis erschien 1824 in der 43seitigen Schrift Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance (Betrachtungen über die bewegende Kraft des Feuers und die zur Entwicklung dieser Kraft geeigneten Maschinen). Dabei handelt es sich um die einzige Schrift, die zu Lebzeiten Carnots veröffentlicht wurde. Sie fand allgemeinen Anklang, war jedoch bald vergriffen und wurde nicht nachgedruckt. Erst 1890 erschien die englische Übersetzung, und 1892 gab Wilhelm Ostwald eine Übersetzung in deutscher Sprache heraus.

Ende 1826 trat Carnot wieder in den militärischen Dienst ein und wurde planmäßig zum Hauptmann befördert. 1828 legte er seine Uniform endgültig ab, um sich nun endgültig ganz mit den Wissenschaften zu beschäftigen. So beteiligte er sich auch nicht an der Julirevolution im Jahr 1830, obwohl er in sie große Erwartungen auf mehr Demokratie setzte. Als diese sich schließlich nicht erfüllten, wandte er sich wieder seinen Experimenten zu. Im Juni 1832 erkrankte Carnot an Scharlach und „Gehirnfieber“. Er starb wenig später im Alter von nur 36 Jahren während einer Cholera-Epidemie.

Carnot gab in seinen Betrachtungen an, dass sie sich nicht nur auf Dampfmaschinen beziehen, „... sondern auf jede denkbare Wärmemaschine, welches auch der angewandte Stoff sei, und welcher Art man auf ihn einwirkt“. Er bemerkte, dass es sich bei der Arbeitsleistung um einen periodischen Vorgang handelte und gab dafür einen ideal gedachten Prozess an, der heute ihm zu Ehren als Carnot-Prozess bezeichnet wird. Mit diesen beiden Erkenntnissen legte er auch den Grundstein zur Entwicklung der verschiedenen Verbrennungsmotoren, der Carnot-Prozess liegt bis heute jeder Konstruktion und Berechnung periodisch arbeitender Wärmekraftmaschinen zugrunde. Carnot gab auch an, dass der Vorgang umkehrbar sein müsse, woraus die Entwicklung der Wärmepumpe resultierte. Carnots fundamentaler Satz sagt aus, dass überall dort, wo ein Temperaturunterschied existiert, bewegte Kraft erzeugt werden kann, da Wärme stets bestrebt ist, von einem heißen in einen kalten Zustand überzugehen. Carnot wies nach, dass sich die Arbeit von Dampfmaschinen proportional zur Menge der Wärme (genauer: Entropie) verhält, die vom Kessel auf den Kondensator übergeht, also vom Reservoir hoher auf das Reservoir niedriger Temperatur. Notwendig ist ein "Zufluss" und ein "Abfluss" der Wärme (genauer: Entropie). Der Abfluss kann normalerweise nicht bei tieferer Temperatur als der Umgebungstemperatur (298,15 K) erfolgen. Daraus ergibt sich, dass der maximale Wirkungsgrad nicht 1 erreichen kann. Carnot wies zudem nach, dass der Wirkungsgrad mit größerem Temperaturgefälle ebenfalls größer wird. Daraus resultiert, dass keine Wärmekraftmaschine einen höheren Wirkungsgrad aufweisen kann, als jenen, der sich aus dem „Maximum an bewegter Kraft, welches sich aus der Anwendung des Dampfes ergibt“. Dabei ist jede reversible Maschine unabhängig vom Arbeitsstoff, andernfalls könnte eine geeignete Kombination von Maschinen mit unterschiedlichem Wirkungsgrad ein Perpetuum Mobile zweiter Art ermöglichen.

Quelle: Wikipedia


< zurück