L’utilisation industrielle de la chaleur est récente, même si la première machine à vapeur fut construite dès l’Antiquité (au Ier siècle de notre ère). Mais, à l’époque, nul n’avait anticipé l’incroyable potentiel de la machine présentée alors par Héron d’Alexandrie, à partir d’un modèle proposé par Vitruve un siècle plus tôt. Dix-huit siècles plus tard, alors même que James Watt (1736‒1819) travaillait à perfectionner sa machine à vapeur, l’économiste et philosophe Adam Smith, dans la même université que Watt, n’en a curieusement pas soufflé mot dans son célèbre essai Richesse des nations (1776), n’entrevoyant donc en rien que c’était là que résiderait l’avenir de l’industrie. C’est en France, à la fin du XVIIIe siècle, que les premiers développements de ce qui deviendra la thermodynamique voient le jour. La dénomination en est bien choisie puisqu’elle évoque à la fois la chaleur et le mouvement.
La chaleur n’est pas un fluide matériel -------------------------------------------
Quand il ne siégeait pas à la Convention nationale (il y votera la mort de Louis XVI le 16 janvier 1793), le mathématicien et physicien Lazare Carnot se consacrait tant à l’étude et au fonctionnement de machines bien concrètes qu’au calcul infinitésimal ou à la géométrie. Son admiration pour le poète persan du XIIe siècle Saadi de Chiraz (qui fut réduit en esclavage par les croisés à Acre, aujourd’hui en Israël) le conduisit à prénommer son premier fils Sadi. Dès son plus jeune âge, ce fils se passionna lui aussi pour l’étude des machines à vapeur, publiant notamment un petit essai intitulé Réflexions sur la puissance motrice du feu (1824). Le traité du jeune savant fourmille d’idées fausses, car Sadi Carnot voyait la chaleur comme une espèce de fluide matériel se conservant et produisant de l’énergie, suivant en cela l’idée de la plupart des scientifiques de son époque. Mais une idée fondamentale y apparaît cependant : si les machines à vapeur peuvent fonctionner, c’est par le passage du chaud au froid. C’est ce même Sadi Carnot qui énonça un peu plus tard (1831) le premier principe de la thermodynamique, à savoir la conservation de l’énergie dans les échanges de chaleur : la quantité d’énergie cinétique que l’on peut extraire d’un moteur thermique sous forme de mouvement ne peut dépasser la quantité d’énergie fournie sous forme de chaleur.