サジ·カルノー氏のこと

摘要

熱力学あるいは物理化学の講義では，必ずといっていいほど「カルノーサイクル」を学ぶ。 たとえば小島和夫著「やさしい化学熱力学入門」講談社サイエンティフィク（2008）に見られるように，通常のテキストでは理想的熱機関（可逆機関）を仮定し，作業流体として理想気体を用いて等温膨張·断熱膨張·等温圧縮·断熱圧縮のサイクルを解析し，よく知られた熱効率＝取り出せる仕事／与えた熱＝1－（低温熱源温度／高温熱源温度）の関係式が導かれると説明されている。 これにより，熱より取り出される仕事の限界（最大値）を知ることができ，きわめて重要な結果である。 このように習うとカルノーが前述のように解析したものと考えるし，なんとなく理想気体でしか成り立たないのかなと思う。ところが，カルノー（Sadi Carnot）の原著では，火力機関で得られる動力には必然的な限界があるのか，それは用いる作業流体の種類に左右されるのかを解明すべく，いわゆるカルノーサイクルを用い思考的考察を加えた結果，この効率が作業流体の種額によらず，熱源温度のみによって決まることが証明されている。 熱素説に基づくため今日誤りが指摘されている部分もあるが，この結論は正しい。 ただし，テキストで習う熱力学関係式を用いた「カルノーサイクル」の解析はカルノー自身によるものではなく，熱力学が発展した後日のものと思われる。