Cycle de Carnot et naissance de la thermodynamique
Sadi Carnot, au complet Nicolas-léonard-Sadi Carnot (01 juin 1796 —24 août 1832), scientifique français qui a décrit le cycle de Carnot, relatif à la théorie des moteurs thermiques. Carnot était le fils aîné de la figure révolutionnaire française Lazare Carnot et a été nommé d’après un poète et philosophe persan médiéval, Sadi de Chiraz. Ses premières années ont été une période de troubles et la famille a subi de nombreux changements de fortune. Son père s’est enfui en exil peu après la naissance de Sadi ; en 1799, il revint pour être nommé ministre de la guerre de Napoléon mais fut bientôt contraint de démissionner. Ecrivain de mathématiques et de mécanique aussi bien que de matières militaires et politiques, l’aîné Carnot a désormais le loisir de diriger la première éducation de son fils.
Sadi entre à l’École Polytechnique en 1812, une institution dispensant une éducation exceptionnellement fine, avec une faculté de scientifiques célèbres au courant des derniers développements de la physique et de la chimie, qu’ils fondent sur une mathématique rigoureuse. Au moment où Sadi obtint son diplôme en 1814, l’empire de Napoléon était en train de reculer et les armées européennes envahissaient la France. Bientôt Paris lui-même fut assiégé et les étudiants, dont Sadi, livrèrent une escarmouche aux abords de la ville.
Lors du bref retour au pouvoir de Napoléon en 1815, Lazare Carnot est ministre de l’intérieur, mais, suite à l’abdication définitive de l’empereur, il s’enfuit en Allemagne, pour ne jamais revenir en France. Sadi est resté officier de l’armée pendant la majeure partie de sa vie, malgré les disputes sur son ancienneté, le refus de promotion et le refus de l’employer dans le travail pour lequel il avait été formé. En 1819, il est muté à l’état-major général récemment formé mais prend rapidement sa retraite avec demi-solde, vivant à Paris sur appel pour le service militaire. Des amis l’ont décrit comme réservé, presque taciturne, mais insatiablement curieux de la science et des procédés techniques. La période de maturité et de création de sa vie commença alors. Sadi a assisté à des conférences publiques sur la physique et la chimie dispensées aux ouvriers. Il a également été inspiré par de longues discussions avec l’éminent physicien et industriel à succès Nicolas Clément-Desormes, dont il a précisé les théories par sa perspicacité et sa capacité à généraliser.
Le problème qui occupait Carnot était de savoir comment concevoir de bons machines à vapeur . L’énergie à vapeur avait déjà de nombreuses utilisations – drainer l’eau des mines, creuser des ports et des rivières, forger le fer, moudre le grain, filer et tisser des tissus – mais elle était inefficace. L’importation en France de moteurs avancés après la guerre avec la Grande-Bretagne a montré à Carnot à quel point la conception française avait pris du retard. Cela l’irritait particulièrement que les Britanniques aient progressé jusqu’ici grâce au génie de quelques ingénieurs dépourvus de formation scientifique formelle. Les ingénieurs britanniques avaient également accumulé et publié des données fiables sur l’efficacité de nombreux types de moteurs dans des conditions de fonctionnement réelles ; et ils ont vigoureusement argumenté sur les mérites des moteurs bas et haute pression et des moteurs monocylindres et multicylindres.
Convaincu que l’utilisation inadéquate de la vapeur par la France a été un facteur de sa chute, Carnot a commencé à écrire un ouvrage non technique sur l’efficacité des machines à vapeur. D’autres ouvriers avant lui avaient examiné la question de l’amélioration du rendement des machines à vapeur en comparant la détente et la compression de la vapeur avec la production de travail et la consommation de combustible. Dans son essai, Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance (Réflexions sur la puissance motrice du feu), publié en 1824, Carnot aborde l’essentiel du procédé, ne s’occupant pas comme d’autres de ses détails mécaniques.
Il a vu que, dans une machine à vapeur, la force motrice est produite lorsque la chaleur « chute » de la température la plus élevée de la chaudière à la température la plus basse du condenseur, tout comme l’eau, en tombant, fournit de l’énergie dans une roue hydraulique. Il a travaillé dans le cadre de la théorie calorique de la chaleur, supposant que la chaleur était un gaz qui ne pouvait être ni créé ni détruit. Même si l’hypothèse était incorrecte et Carnot lui-même en doutait au moment même où il écrivait, beaucoup de ses résultats étaient néanmoins vrais, notamment la prédiction que le rendement d’un moteur idéalisé ne dépend que de la température de ses parties les plus chaudes et les plus froides et non de la substance (vapeur ou tout autre fluide) qui entraîne le mécanisme.
Bien que formellement présenté à l’Académie des sciences et très bien noté dans la presse, l’ouvrage est totalement ignoré jusqu’en 1834, date à laquelle Émile Clapeyron, ingénieur des chemins de fer, cite et étend les résultats de Carnot. Plusieurs facteurs pourraient expliquer ce retard de reconnaissance ; le nombre d’exemplaires imprimés était limité et la diffusion de la littérature scientifique était lente, et on ne s’attendait guère à ce qu’un tel ouvrage vienne de France alors que le leadership de la technologie de la vapeur était centré en Angleterre depuis un siècle. Finalement, les vues de Carnot ont été incorporées par la théorie thermodynamique telle qu’elle a été développée par Rudolf Clausius en Allemagne (1850) et William Thomson (plus tard Lord Kelvin) en Grande-Bretagne (1851).
On sait peu de choses sur les activités ultérieures de Carnot. En 1828, il se décrit comme un « constructeur de machines à vapeur, à Paris ». Lorsque la Révolution de 1830 en France a semblé promettre un régime plus libéral, on a suggéré que Carnot reçoive un poste gouvernemental, mais rien n’en est sorti. Il était également intéressé à améliorer l’éducation publique. Lorsque la monarchie absolutiste fut rétablie, il retourna aux travaux scientifiques, qu’il poursuivit jusqu’à sa mort lors de l’épidémie de choléra de 1832 à Paris.
Cycle de Carnot
Cycle de Carnot, dans les moteurs thermiques , enchaînement cyclique idéal des changements de pressions et de températures d’un fluide, tel qu’un gaz utilisé dans un moteur, conçu au début du XIXe siècle par l’ingénieur français Sadi Carnot . Il est utilisé comme norme de performance de tous les moteurs thermiques fonctionnant entre une haute et une basse température. Au cours du cycle, la substance active du moteur subit quatre changements successifs : dilatation par échauffement à haute température constante ; expansion adiabatique réversible ; compression par refroidissement à basse température constante ; et compression adiabatique réversible. 
Naissance de la thermodynamique
La seule interruption du séjour de Carnot à Paris eut lieu en 1821, lorsqu’il rendit visite à son père en exil à Magdebourg ; son père est mort 2 ans plus tard. L’intérêt de Carnot se tourne de plus en plus vers les questions fondamentales concernant l’industrie, l’économie et l’organisation sociale. Il a continué à visiter des musées, des usines et des bureaux, essayant de trouver la clé de l’utilisation la plus efficace de l’énergie. Ces préoccupations ont conduit à l’écriture du chef-d’œuvre de Carnot, Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance (Reflections on the Motive Power of Fire and on Machines Fitted to Develop That Power), publié en 1824. Il se présente comme le début de la science de la thermodynamique. Cela ne veut pas dire que Carnot voulait écrire de la physique. Son travail avait en vue un large public et contenait également de nombreuses erreurs et demi-vérités.
La seule réaction favorable à l’œuvre de Carnot fut une longue critique dans la Revue encyclopédique. Cependant, lorsque E. Clapeyron revint de Russie en 1830 et commença à travailler sur son « Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur », il constata que Carnot l’avait anticipé à plusieurs égards mais que les idées et les données expérimentales de Carnot nécessitaient un remaniement considérable. Clapeyron a déclaré sa dette envers Carnot au début de ses mémoires, qui contenaient la première représentation schématique du cycle dit de Carnot. Pourtant, ce n’est qu’en 1843, lorsque les mémoires de Clapeyron parurent en traduction allemande dans les Annalen der Physik und Chemie, que le monde de la science commença à s’en apercevoir.
Carnot était alors mort depuis 11 ans. Ses 8 dernières années ont été consacrées à une recherche intense d’un système amélioré d’économie, de fiscalité et d’éducation scientifique. En 1830, 2 ans après sa retraite de l’armée, il participe à l’organisation de la Réunion Polytechnique Industrielle pour favoriser la collaboration entre les anciens de Polytechnique en faveur du programme précédent. Il était également un membre actif de l’Association Polytechnique, vouée à la diffusion des connaissances utiles parmi les couches les plus larges de la société.
Carnot démissionné de l’armée en 1828 pour reprendre ses recherches scientifiques à plein temps. Il ’s’intéressait surtout au moteurs à vapeur, comme son père et il commence à faire des recherches sur une théorie mathématique de la chaleur et la théorie moderne de la thermodynamique. Malheureusement il meurt prématurément à 36 ans, victime du choléra.
Nicolas-Lèonard-Sadi Carnot était un ingénieur et physicien français devenu capitaine des ingénieurs dans l’armée, et a passé une grande partie de sa vie à étudier la conception des machines à vapeur. Son livre Reflections on the Motive Power of Heat (1824) contenait un théorème qui dit qu’un rendement maximum de moteur thermique peut être obtenu par un moteur réversible, et que le rendement ne dépend que des températures des sources chaudes et froides du moteur. Ce théorème a joué un rôle essentiel pour le développement ultérieur de la thermodynamique. Il a été écrit pour favoriser la construction de machines à vapeur et autres moteurs thermiques en France, dont le développement industriel était en retard sur celui de l’Angleterre.
https://www.sciencephoto.fr/image/12949712-Sadi-Carnot-French-physicist
http://www.observatoiresolaire.eu/history-blog/nicolas-leonard-sadi-carnot
https://biography.yourdictionary.com/nicolas-leonard-sadi-carnot
https://www.britannica.com/biography/Albert-Einstein