卡诺的遗憾_教学探究-查字典物理网

卡诺，1796年出生在法国。他一生潜心于热机理论研究，仅仅活了36岁。

卡诺正生活在人们对热机理论进行热情探索的时代，为此他很早就投身到了这一研究热潮之中。卡诺认为，研制热机的目的在于为人们提供更多的动力，解决人们对动的各种需要；因而研究热机的目的就在于找出热机的不完善原因，为研制出更高效能的热机提供依据。为此，他“从足够普遍的观点”出发，研究“由热得到运动的原理”。他用科学抽象的方法，舍弃与热机工作过程无关紧要的辅助和次要因素，构思设计出了一台现实生活中不存在的纯供研究之用的“理想热机”。这台理想热机没有摩擦和对外的热交换，所以没有因为热量散失而引起不作功的热清耗，只有最基本的热向机械功转化的工作过程。卡诺通过对理想热机的深入研究认为，热机必须工作于高温热源与低温热源之间，

热量只有从高温热源转移到低温热源时才能作功。所有那些因加热和冷却而发生体积变化的物质，都可以用来作为汽缸内的工作物质。理想热机所能产生的机械功，由两个热源的温度差决定。

卡诺在用热质说解释上述结论时，认为热机的工作过程总要伴随着热质的流动和重新分布，因而热机和水车十分相似。他说：“我们可以恰当地把热的动力和一个瀑布的动力相比”，“瀑布的动力依赖于它的高度和水量，热的动力依赖于所用热质的量和我们可以称之为热的下落高度，即交换热质的物体之间的温度差。”在这里，卡诺把热机比成了水车，热力比成了水源，既然瀑布的动力依赖于水量和水的高度，那么热的动力便应该依赖于热质的数量和热质的“下落高度”，即交换热质的两物体之间的温度差的结论。这样就使卡诺得出了一个错误的结论：即正如水通过落差带动水车作功并不改变水的总量一样，在热机工作过程中热质总量并没有损失，从高温加热器放出的热量和低温冷凝器接收的热量是相等的。在卡诺看来，这就是说在热机运转时，热质的总量是不变的，

只是发生了热质由高温物体流向低温物体而作功；只有热质本身的守恒，不是热能向机械能的转化。因此他虽然从实验中得到630卡热可作1马力机械能的结果，但仍然不能建立起热功当量概念。也就是说，他虽然碰到了热功当量，但由于他相信错误的热质说，却不能发现它和解释它。从而使得他的结论虽不违反能量守恒的转化定律，但对这一结论的证明却恰恰违反这一定律，并错误地证明了制造第二种永动机的可能，违反了热力学第二定律。因为热质的总量守恒不变，不向能转化，所以热质可以循环往复地使用，就可以造出永动机来。

错误的思想出发点，就这样使卡诺的理论包含了正确的科学内容，但在解释证明中却得出了不正确的结论。

【卡诺的遗憾】相关文章：

★ 鸡蛋里的鸡雏

★ 快乐的寒假

★ 声音的怪事

★ 日出的题目