Druga zasada termodynamiki

Wszystkie zjawiska w przyrodzie, obejmujące dostatecznie dużą liczbę cząsteczek, przebiegają w jednym kierunku, którego nie można odwrócić. Zjawiska w przyrodzie są nieodwracalne:

- ciepło samoistnie płynie od ciała cieplejszego do chłodniejszego - nigdy odwrotnie,
- dwa gazy lub dwie ciecze samoistnie się wymieszają (dyfuzja), ale potem nie rozdzielą się samodzielnie,
- gaz samoistnie rozpręży się z jednego do drugiego pustego naczynia, ale sam nie wróci do pierwszego,
- w ruchach pod wpływem sił tarcia energia mechaniczna całkowicie zamienia się w wewnętrzną, a w silnikach cieplnych proces odwrotny wymaga oddania do otoczenia części pobranego ciepła.

Z powyższych obserwacji wynika, że układy samoistnie dążą do nieuporządkowania. Energia mechaniczna (uporządkowana) zamienia się samoistnie w wewnętrzną (nieuporządkowaną). Zwróćmy uwagę na to, że nie ma prawa, które zabraniałoby przebiegu tych zjawisk w drugą stronę. Szczególnie zasada zachowania energii w postaci pierwszej zasady termodynamiki nie ma nic przeciwko temu. Nie wiemy dlaczego tak jest, ale jest. Omówione wyżej prawidłowości kierunku przebiegu zjawisk w przyrodzie ujmuje druga zasada termodynamiki. Oto często spotykane sformułowania tej zasady:

- wg Carnota (1796 - 1832):

silnik cieplny nie może pracować nie pobierając ciepła ze źródła ciepła
i nie oddając jego części do chłodnicy
.

- wg Ostwalda (1853 – 1932):

perpetuum mobile drugiego rodzaju * nie jest możliwe do zbudowania..

- wg Plancka (1858 - 1947):

niemożliwe jest skonstruowanie działającego w obiegu zamkniętym silnika,
którego działanie polegałoby tylko na podnoszeniu ciężarów
i równoczesnym ochładzaniu jednego źródła ciepła
.

- wg Clausiusa (1822 - 1888):

ciepło nie może samorzutnie przejść od ciała o temperaturze niższej do ciała o temperaturze wyższej.
Takie przejście jest możliwe, jeśli jednocześnie wykonana będzie praca.
.


* Perpetuum mobile drugiego rodzaju to silnik cieplny, który 100 % pobranego ciepła zamieniałby na energię mechaniczną (tyle wykonałby pracy).

Powstają pytania: jakim równaniem opisać drugą zasadę termodynamiki? Jakie wielkości w tym równaniu będą nam mówić o jednokierunkowym przebiegu zjawisk w przyrodzie? Odpowiedzi na te pytania udziela zasada wzrostu entropii.