Drugi zakon termodinamike navodi da se ukupnaentropijaizolovanog sistema nikada ne može smanjiti tokom vremena. Ukupna entropija sistema može ostati konstantna u idealnim slučajevima gde je sistem utermodinamičkoj ravnoteži, ili se u njemu odvija (fiktivni)reverzibilni proces. U svim postojećim procesima, uključujućispontane,[1] ukupna entropija se povećava i proces jenepovratan.
Drugi princip termodinamike određuje smer toplotnih procesa: toplota nikada ne prelazi spontano sa tela koje ima nižu temperaturu na telo koje ima višu temperaturu. Pored smera toplotnih procesa, drugi princip termodinamike pokazuje nemogućnost postojanjaperpetuum mobile druge vrste. Porast entropije objašnjava nepovratnost prirodnih procesa, iasimetriju između budućnosti i prošlosti.[2]
Istorijski, drugi zakon jeempirijski nalaz, prihvaćen kao aksiomtermodinamičke teorije. Bio je izražen na mnogo načina. Prvu formulaciju je dao francuski fizičarSadi Karno, koji je 1824. godine pokazao da postoji gornja granica efikasnosti konverzije toplote u rad, utoplotnoj mašini.
Postoji više definicija drugog principa termodinamike a najpoznatija su Klauzijusovo, Plankovo, Bolcmanovo, Karnoovo.
Klauzijusovo načelo:Entropija izolovanog sistema nije ravnotežna, većvremenom teži da se približi maskimumu.
Plankovo načelo:Nemoguće je konstruisati mašinu sa periodičnim dejstvom koja ne radi ništa drugo osim što podiže teret i hladitoplotni rezervoar. Drugi zakon termodinamike ukazuje nam da proces pretvaranja toplote urad (a prema tome i hlađenje tela koje odaje toplotu) ne pojavljuje kao jedini ishod ovog procesa, već moraju postojati i drugirezultati.
Prelazak izolovanog termodinamičkog sistema iz manje verovatnog u verovatniji oblik
Ludvig Bolcman je definisao drugi princip termodinamike sa statističkog stanovišta:
„Izolovan i prepušten samom sebitermodinamički sistem će preći iz manje verovatnog u verovatnije stanje“.
Pretpostavimo da imamo posudu u kojoj se nalaze dva gasa međusobno odvojena pregradom (na slici faza 1). Nakon uklanja pregrade gasovi će preći iz manje verovatnog stanja (na slici stanje do pod brojem 1) u verovatnije stanje (na slici stanje pod broj 2). Znači veća je verovatnoća da će doći do mešanja dva gasa pre nego da će ostati u prvobitnom stanju. Entropija odnosno neuređenost sistema se povećala.
U zatvorenim sistemima entropija može samo da raste dostižući maksimum u stanjutermodinamičke ravnoteže.
Prvi zakon termodinamike ostavlja teorijsku mogućnost da se sva količina toplote pretvori u rad. Ako bismo bili u mogućnosti da konstruišemo takvu mašinu koja bi potpuno pretvorila toplotu u koristan rad, a da ovoj mašini ne treba hladnjak, ona bi bila perpetuum mobile druge vrste.
To znači da ne postoji mogućnost pretvaranje celokupne toplote u koristan rad bez gubitaka energije.
Sve je zapravo poteklo od čuvenogškotskog matematičara i fizičaraDžejmsa Klerka Maksvela (1831 – 1879). Maksvel je osmislio jedanmisaoni eksperiment uz pomoć koga je želeo da ospori drugi zakon termodinamike.
Zamislimo takođe jednu kutiju u kojoj se nalaze dvagasa. Kutija je izdeljena na dva dela A i B. Kutija je pregrađena i samo stvorenje (demon) koja se nalazi na sredini kutije ima mogućnost da propušta molekule. Tom demonu data je mogućnost da propušta samo brzemolekule iz dela A u deo B, i da propušta samo spore molekule iz dela B u deo A.
