Sadi Carnot, kelime anlamı ısı hareketi olan termodinamik bilimini kuran Fransız fizikçisidir. 36 yaşındayken kolera nedeniyle genç yaşta ölümü, 19. yüzyılda bilim için büyük kayıp olmuştur.
Carnot, öğrenimini bilim alanında seçkin bir yeri olan Ecole Polytechnique’ te (Paris) yaptı. Askeri mühendis olarak yetiştirilmesine karşın buhar makinelerinde ısı enerjisinin harekete dönüştürülmesiyle ilgileniyordu. Carnot, Ateşin Hareket Ettirici Gücü Üstüne Düşünceler (orijinal adı Reflections on the Motive Power of Fire) adlı tek kitabının yayımlanmasıyla gününün en özgün Fransız fizikçisi sayıldı. 1824’de yayımlanan bu kitapta Carnot, hareket enerjisine dönüşen ısı gücünün ve buhar makinelerinde gerçekleştirilecek gelişmelerin sınırsız olup olmadığını sonsuza dek yapılıp yapılamayacağını araştırmaktaydı.
Buhar makineleri Carnot zamanında yaygınlaşmaya başlamıştı; ama kimse bunların çalışma ilkesini tam anlamıyla kavramış değildi. Ayrıca, bu makinelerin verimleri de düşüktü; hiç biri ısı enerjisinin %10’undan fazlasını işe dönüştüremiyordu. Carnot, makinede yapılan iş ile sıcaklık arasında bir bağıntı olduğunu buldu. Bu buluş, daha sonraları enerjinin hiçbir zaman yok olmadığını, yalnızca bir türden ötekine dönüştüğünü belirten, termodinamiğin birinci yasasına temel olacaktı.
Daha da önemlisi, Carnot, bir makinenin veriminin, ısı kaynağı (buhar makinesinde kazan) ile alıcı (buhar makinesinde kondansör) arasındaki sıcaklık farkına bağlı olduğunu buldu. Kazan ve kondansörün buhar makinesinin temel öğeleri olduğunu ve sıcaklık farkı olmaksızın buhar makinesinin çalışmasının olanaksızlığını keşfetti. Üçüncü ve son temel etkense, ısıyı iletecek bir akışkandı; bu da buhar makinesinde su buharıyla sağlanmaktaydı.
Carnot, ısınan buharın yinelenebilir bir çevrim oluşturduğu ideal bir makine düşünerek sonuca vardı. Isınan buhar, bir pistonu itmek için kullanılıyor, buhar sonra yoğuşturularak pistonun geri dönmesi sağlanıyordu. Ancak, Carnot çevrimi adı verilen ve kuramsal olarak tersinir olan bu çevrimin, enerjinin bir bölümü her zaman sürtünme yoluyla yitirildiği için uygulamada gerçekleşmesi söz konusu değildir.
Carnot, ısıyı ileten sıvının niteliğinin olduğu kadar, alıcı ile ısı kaynağı arasındaki sıcaklık düşüşlerinin de önemli olmadığını gösterdi. Makinenin en yüksek verimi, yalnızca, sıcaklık farkına bağlıdır. Bu, ısının yalnızca sıcak bir cisimden daha soğuk bir cisme kendiliğinden iletildiğini gösteren termodinamiğin ikinci yasasının temelini oluşturur. Clausius ve Kelvin gibi başka bilim adamları, Carnot’un çalışmalarını daha sonra geliştirmişlerse de, buhar makinelerinde yer alan olayların en açık çözümlemesini yapan, Carnot’dur.
