Сын известного политического деятеля и математика
Лазара Карно и дядя
Мари-Франсуа Сади Карно, бывшего
президентом Франции. Сади Карно получил хорошее домашнее образование. В
1812 году блестяще закончил лицей Карла Великого и поступил в Политехническую школу — лучшее на тот момент учебное заведение Франции. В
1814 году он ее закончил шестым по успеваемости и был направлен в Инженерную школу в городе
Мец. После завершения которой в
1816 году был распределен в инженерный полк, где провел несколько лет. В
1819 году выиграл конкурс на замещение вакансии в Главном штабе корпуса в Париже и перебрался туда. В Париже Карно продолжил обучение. Посещал лекции в
Сорбонне, Коллеж де Франс, Консерватории Искусств и Ремёсел. Там он познакомился с химиком Никола Клеманом, занимавшимся изучением газов. Общение с ним вызвало интерес у Карно к изучению паровых машин. И в
1824 году вышла первая и единственная работа Сади Карно — «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» (Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance). Эта работа считается основополагающей в
термодинамике. В ней был произведен анализ существующих в то время паровых машин, и были выведены условия, при которых
КПД достигает максимального значения (в паровых машинах того времени КПД не превышал 2 %). Помимо этого там же были введены основные понятия термодинамики: идеальная тепловая машина (см.
Тепловая машина), идеальный цикл (см.
Цикл Карно), обратимость и необратимость термодинамических процессов.