Conform acestei legi, energia nu poate fi creată sau distrusă; acesta este transferat de la un sistem la altul și se transformă dintr-o formă în alta. Procesele care încalcă prima lege a termodinamicii, nu au fost observate. Fig. 3.12.1 descris dispozitive interzise de prima lege a termodinamicii.
Figura 3.12.1. Mașini termice care funcționează ciclic, interzise de prima lege a termodinamicii: 1 - 1 perpetuum fel de a face locul de muncă, fără a consumului de energie externă; 2 - motor termic cu o eficiență # 951;> 1.
Prima lege a termodinamicii nu stabilește direcția proceselor termice. Cu toate acestea, experiența arată că multe procese termice pot avea loc într-o singură direcție. Astfel de procese sunt numite ireversibile. De exemplu, în contact termic între două corpuri cu temperaturi diferite ale fluxului de căldură este întotdeauna direcționată dintr-un corp cald la un cooler. Acesta nu a observat proces spontan de transfer de căldură din organism cu o temperatură scăzută la un corp la o temperatură mai ridicată. În consecință, procesul de schimb de căldură la diferența de temperatură finală este ireversibilă.
Procese numite tranziții reversibile ale unui sistem de la o stare de echilibru la altul, care pot fi efectuate în sens invers prin aceeași succesiune de stări de echilibru intermediare. În acest caz, sistemul în sine și corpul din jurul înapoi la starea inițială.
Procesul prin care sistemul rămâne întotdeauna într-o stare de echilibru, cunoscut sub numele de cvasi-static. Toate procesele cvasi-statice sunt reversibile. Toate procesele reversibile sunt cvasi-statice.
Dacă fluidul de lucru al motorului termic este adus în contact cu un rezervor de căldură, temperatura în procesul de schimb de căldură rămâne neschimbat, este doar reversibil proces quasistatic izotermă care apare la o diferență infinitezimal de temperatură și rezervorul pentru fluidul de lucru. Dacă există două rezervoare de căldură cu temperaturi diferite pot fi realizate prin procese reversibile pe două porțiuni izolante. Deoarece procesul adiabatic poate fi efectuată și în ambele direcții (compresie adiabatică și expansiune adiabatică), procesul ciclic, constând din două izoterme și două adiabatic (ciclu Carnot) este singurul proces ciclic reversibil în care fluidul de lucru este în contact termic cu numai două căldură rezervoare. Toate celelalte procese circulare efectuate cu două rezervoare de căldură, ireversibile.
Irreversible sunt procese de conversie de lucru mecanic în energie internă a corpului, din cauza frecării, procesele de difuzie în gaze și lichide, gazul de proces de amestecare în prezența diferenței de presiune inițială, și așa mai departe. D. Toate procesele reale sunt ireversibile, dar poate în mod arbitrar îndeaproape apropie reversibil procese. procese reversibile sunt idealizare procesele actuale.
Prima lege a termodinamicii nu se poate distinge reversibil de procese ireversibile. El cere pur și simplu anumit proces termodinamic nu vorbește de balanța energetică și afirmația că un astfel de proces este posibil sau nu. Direcția de procese care au loc în mod spontan stabilește a doua lege a termodinamicii. Acesta poate fi formulat sub forma unei interdicții asupra anumitor tipuri de procese termodinamice.
Fizicianul englez William Kelvin a dat în 1851 formularea celei de a doua lege:
In operare ciclic procesul motor termic nu este posibil, singurul rezultat care ar fi transformată în lucru mecanic al întregii cantități de căldură obținută dintr-un singur rezervor termic.
motor termic Ipotetic, care ar putea fi un proces care se numește „mașină de mișcare perpetuă de al doilea tip.“ În condiții terestre, această mașină ar putea selecta energia termică, de exemplu, oceanele și transforma într-un complet de lucru. Masa apei în oceane este de aproximativ 10 21 kg, iar în timp ce este răcit cu un grad pentru a evidenția o mare cantitate de energie (≈ 24 octombrie J) echivalent cu arderea completă 10 17 kg de cărbune. Anual produce energie pe Pământ este de aproximativ 10 de 4 ori mai puțin. Prin urmare, „o mașină de mișcare perpetuă a doua natură“ ar fi omenirea nu mai puțin atractiv decât „mașină de mișcare perpetuă a primului tip“, a interzis prima lege a termodinamicii.
fizicianul german R. Clausius a dat o altă formulare a doua lege a termodinamicii: