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A Segunda Lei da Termodinâmica
A primeira lei da termodinâmica estabelece que, para um sistema que efetua um ciclo, a integral cíclica do calor é igual à integral cíclica do trabalho. No entanto, a primeira lei não impõe nenhuma restrição quanto à direção do fluxo de calor e trabalho. Um ciclo, no qual uma determinada quantidade de calor é cedida pelo sistema e uma quantidade equivalente de trabalho é recebida pelo sistema, satisfaz a primeira lei, da mesma maneira que um ciclo onde as trocas de calor e trabalho se dão em sentido oposto. Embora um ciclo proposto possa atender a primeira lei, não é assegurado que o ciclo possa realmente acontecer. Esse tipo de evidência experimental é que levou à formulação da segunda lei da termodinâmica. Assim, um ciclo somente ocorrerá se tanto a primeira como a segunda lei da termodinâmica forem satisfeitas.
De uma forma geral, a segunda lei envolve o fato de que processos ocorrem num dado sentido e não no oposto. Uma xícara de café quente esfria em virtude da transferência de calor para o meio, porém calor não será transferido do meio mais frio para a xícara de café mais quente. Outro exemplo refere-se ao consumo de gasolina quando um carro sobe uma colina, mas na descida o nível de combustível do tanque de gasolina não pode ser restabelecido ao nível original.
Considerando a figura abaixo e sendo o sistema constituído pelo gás, e como no nosso estudo da primeira lei, quando este sistema percorre um ciclo no qual primeiramente realiza-se trabalho sobre o mesmo, através das pás do agitador, mediante o abaixamento do peso, o calor é transferido para o meio. Neste caso não é possível inverter o ciclo, isto é, se cedermos calor ao gás, como ilustrado através da flecha pontilhada, a sua temperatura aumentará, mas a pá não girará e não levantará o peso. Com o meio dado ( o recipiente, as pás e o peso), esse sistema poderá operar num ciclo para o qual calor e trabalho são ambos negativos, não podendo operar