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NICOLAS LEONARD SADI CARNOT   (1796 - 1832)


Filho mais velho de Lazare Carnot, Sadi nasceu no Palais de Petit-Luxembourg, onde seu pai viveu como membro do Diretório do governo. Recebeu este nome vindo de um poeta e filósofo Persa medieval chamado Sadi de Shiraz. Sadi e seu irmão mais novo, Hippolyte, passaram a juventude e grande parte de suas vidas justamente em uma época de grandes e turbulentas mudanças políticas e científicas na França. Retirado da vida pública em 1807, seu pai se concentrou na ciência e educação de seus filhos. Através de seus estudos, Sadi adquiriu não somente gosto e aptidão para a matemática, mas também um grande preparo em física, nas ciências naturais da linguagem e na música.

Em virtude do seu rápido progresso, sua família decidiu que Sadi deveria integrar a elite da École Polytechnique após atingir seus dezesseis anos, o mínimo para a admissão. Depois de alguns meses de preparação, passou no exame para aquela escola. Seus estudos entre 1812 e 1814 se intensificaram em análise, mecânica, geometria descritiva e química, ministrados por um eminente corpo docente, incluindo Poisson, Gay-Lussac, Ampère e Arago.

Em 1813 Sadi enviou uma carta a Napoleão em nome de seus colegas de curso, pedindo para se juntar na luta contra os invasores, e, em março de 1814 estava entre os estudantes que lutaram bravamente em Vincennes, embora em vão. Classificado como o sexto da classe, ele terminou seus estudos da Polytechnique em outubro de 1814 e foi enviado imediatamente para a École du Génie, em Metz, como estudante para segundo tenente. Durante os dois anos do curso de Engenharia Militar, Sadi escreveu vários artigos científicos que foram bem recebidos na época. Durante os "Cem Dias", seu pai foi o Ministro do Interior de Napoleão, e Sadi se tornou objeto de especial atenção dos seus superiores. Esta situação terminou em outubro de 1815, quando Lazare foi exilado "Restauração", golpe militar que se instalou na época.

No fim de 1816, Carnot terminou seus estudos e começou servindo como segundo tenente no Regimento de Engenharia de Metz. Porém, por conseqüência da posição política de seu pai, nos dois anos seguintes Sadi não conseguiu uma desejada estabilidade e acabou tendo sua função modificada de guarnição a guarnição, inspecionando fortificações e projetando planos e relatórios destinados ao esquecimento burocrático.

Apesar de alguma conexão com altos oficiais, o nome e a reputação de seu pai se tornaram um fardo para ele nos primeiros anos da Restauração, e seu desenvolvimento intelectual foi frustrado pelo tédio das guarnições militares. Em 1819, aproveitou uma oportunidade para escapar passando por um competitivo exame para um cargo no corpo do Exército de Paris. Imediatamente obteve uma licença permanente de ausência e ocupou o antigo quarto de seu pai naquela cidade.

Aliviado das limitações da vida militar, Carnot começou uma vasta seqüência de estudos e pesquisas, apesar de numerosas interrupções, até sua morte. Além dos seus estudos particulares, seguiu cursos em Sourbonne, Collége de France, Ècole des Mines e Conservatoire des Arts et Métiers. Neste último, tornou-se amigo de Nicolas Clément, que ministrou o curso de química aplicada. Também desenvolvendo importantes pesquisas sobre máquinas a vapor e teoria dos gases. Um dos interesses particulares de Carnot era o desenvolvimento industrial, que ele estudou em todas suas ramificações. Fez freqüentes visitas a fábricas e oficinas, estudou as últimas teorias de política econômica e deixou em suas notas detalhadas propostas em relação aos problemas correntes, como uma reforma tributária. Além disso, sua atividade e habilidade abrangiam matemática e belas artes.

Em 1821 Carnot interrompeu seus estudos para passar algumas semanas com seu pai e seu irmão, exilados em Magdeburg. Foi aparentemente depois dessa visita que, novamente em Paris, começou a se concentrar nos problemas da máquina a vapor. Após a morte de Lazare, em agosto de 1823, Hippolyte retornou a Paris para encontrar seu irmão trabalhando ainda nos manuscritos de Refléxions. Na tentativa de fazer seu trabalho compreensível a um vasto público, Sadi forçou Hippolyte a ler e criticar partes do manuscrito, que em junho de 1824 foi publicado pelo principal editor científico da França, sendo bem recebido por todos os padrões razoáveis.

Este famoso trabalho sobre o calor da força motriz (Réflexions sur La puissance motrice du feu, 1824) foi uma tentativa de responder duas perguntas fundamentais: primeiro se existia um limite máximo para o poder do calor em produzir energia mecânica, e em segundo qual seria a melhor forma para o vapor produzir esta força, preocupando-se com a relação entre calor e energia mecânica.

A análise das máquinas de calor iniciara-se antes de Carnot, com um abstrato ciclo de vapor com três estágios. Este ciclo incompleto provocou incômodos a Carnot, que levou a abstração um passo adiante. Assim, em seu livro Reflexions, ele inventou uma máquina de calor ideal e o ciclo que agora leva seu nome. A "Máquina de Carnot" consistia simplesmente de um cilindro e seu pistão, uma substância de trabalho que era assumida como um gás perfeito, e dois reservatórios de calor mantidos a temperaturas diferentes. O novo ciclo incorporou as expansões isotérmicas,  adiabáticas e a compressão isotérmica da máquina a vapor anterior, mas Carnot adicionou uma compressão adiabática no final, na qual a força motriz era consumida para aquecer o fluido até sua temperatura de ebulição. 

Assim, neste motor ideal, um gás é expandido para realizar trabalho, absorvendo calor no processo, e é novamente expandido sem transferência de calor, mas com uma queda de temperatura. O gás está então comprimido, recebendo calor externo, e finalmente é retornado a sua condição original por outra compressão, acompanhada por uma subida em temperatura. Esta série de operações, conhecidas como ciclo Carnot, mostra que, sob condições ideais, uma máquina de calor pode converter em energia mecânica toda a energia de calor fornecida para isto, o que é uma ilustração da segunda lei de termodinâmica.

Em 14 de junho, Carnot foi formalmente apresentado para a Académie des Sciences, e em 26 de julho P.S. Girard leu uma prolongada e muito favorável revisão para a Academia. Esta revisão, impressa na edição de agosto da Revue Encyclopédique, enfatizou as conclusões do livro e suas aplicações para a construção de máquinas a vapor. Embora os maiores teoremas fossem citados, não havia discussão do raciocínio altamente original que Carnot havia empregado.

Seguindo a publicação do seu livro, Carnot continuou sua pesquisa, cujos fragmentos são preservados em suas notas manuscritas. Entretanto, uma reorganização geral do exército forçou Carnot a retornar ao serviço ativo em 1827, como capitão. Após menos de um ano na rotina de um engenheiro militar em Lyons e Auxonne, Carnot demitiu-se permanentemente e retornou a Paris. Novamente enfocou suas atenções nos problemas do projeto de máquinas e na teoria do calor. Em 1828, um contemporâneo referiu-se a Carnot como o "Construtor de Máquinas a Vapor", embora não haja registro nenhum de uma formal conexão sua com qualquer empresa. Exceto por seu contato com Clément, Carnot sempre trabalhou independentemente e raramente discutiu suas pesquisas.

Em 1831 Carnot começou a investigar as propriedades físicas dos gases e vapores, especialmente a relação entre pressão e temperatura. Em junho de 1832, entretanto, contraiu escarlatina, seguida de complicações que minaram sua frágil saúde. Vítima de uma epidemia de cólera na França, veio a falecer na manhã do dia 24 de agosto de 1832, aos somente trinta e seis anos de idade.

Quase todos os seus artigos foram queimados, mas Carnot não foi esquecido, embora seus trabalhos fossem ignorados por quase oito anos. As notícias de sua morte mereceram um artigo de primeira página no Moniteur de 27 de agosto, e uma nota descrevendo seu livro como "marcante por suas visões originais" apareceram na edição de fevereiro de 1833 dos Annales de chimie et de physique. O único obituário completo foi publicado na edição de agosto de 1832 da Revue Encyclopédique, da qual seu irmão Hippolyte Carnot era editor.

 

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