L’impiego industriale del calore è recente, anche se la prima macchina a vapore fu costruita già nell’Antichità (nel 1o secolo della nostra era). All’epoca, però, nessuno aveva previsto l’incredibile potenziale della macchina presentata da Erone di Alessandria, basata su un modello proposto da Vitruvio un secolo prima. Diciotto secoli più tardi, mentre James Watt (1736‒1819) lavorava per perfezionare la sua macchina a vapore, l’economista e filosofo Adam Smith, nella stessa università di Watt, curiosamente non ne fece cenno nel celebre saggio Richesse des nations (1776), senza dunque intravedere affatto che proprio lì risiedeva il futuro dell’industria. Fu in Francia, alla fine del XVIIIe secolo, che videro la luce i primi sviluppi di quella che sarebbe diventata la termodinamica. Il nome è ben scelto, poiché evoca insieme il calore e il movimento.
Il calore non è un fluido materiale -------------------------------------------
Quando non sedeva alla Convenzione nazionale (dove votò la condanna a morte di Luigi XVI il 16 gennaio 1793), il matematico e fisico Lazare Carnot si dedicava tanto allo studio e al funzionamento di macchine assai concrete quanto al calcolo infinitesimale o alla geometria. La sua ammirazione per il poeta persiano del XIIe secolo Saadi di Shiraz (ridotto in schiavitù dai crociati ad Acri, oggi in Israele) lo indusse a chiamare il suo primo figlio Sadi. Fin dalla più tenera età, anche il figlio si appassionò allo studio delle macchine a vapore e pubblicò fra l’altro un breve saggio intitolato Réflexions sur la puissance motrice du feu (1824). Il trattato del giovane scienziato pullula di idee errate, poiché Sadi Carnot considerava il calore una sorta di fluido materiale che si conserva e produce energia, seguendo l’idea della maggior parte degli scienziati del suo tempo. Vi compare tuttavia un’idea fondamentale: se le macchine a vapore possono funzionare, è grazie al passaggio dal caldo al freddo. Fu lo stesso Sadi Carnot a enunciare poco più tardi (1831) il primo principio della termodinamica, ossia la conservazione dell’energia negli scambi di calore: la quantità di energia cinetica che si può estrarre da un motore termico sotto forma di movimento non può superare la quantità di energia fornita sotto forma di calore.