一、热力学第二定律的任务：判断过程进行的方向和限度。
热力学第一定律是能量守恒与转化定律（第一类永动机不能制成），那么任何违反热力学第一定律的过程都不能发生。然而，大量事实已证明，有些不违反热力学第一定律的过程也并不能发生。
大家都知道在自然界中存在许许多多朝一定方向自发进行的自然过程，即在一定条件无需人为地施加任何外力就能自动发生的过程。例如：
(1)水从高处流向低处，直至水面的高度相同。
(2)气体自动地从高压区流向低压区，直至压力相等。
(3)两个温度不同的金属棒接触，热自动的从高温棒传向低温棒，直到温度相同。
(4)浓度不均的溶液体系会自动地变成浓度均匀一致等等。
这些过程都属于自动发生的过程，但是从来也不会自动发生上述这些过程的逆过程，即水自动从低处流向高处。虽然这些逆过程若能发生，也并不违反热力学第一定律。从这还看出：自发过程都具有单向性、有限性。所以说，热力学第一定律不能告述人们过程进行的方向及限度，要解决过程的方向和限度必须依赖于热力学第二定律。所以热力学第二定律要解决的中心任务就是如何判断过程的方向和限度问题。学习热力学第二定律的基本路线与讨论热力学第一定律相似，先从人们在大量实验中的经验得出热力学第二定律，建立几个热力学函数S、G、F，再用其改变量判断过程的方向与限度。
第一节自发变化的共同特征—不可逆性对周围发生的实际过程进行研究，依据热力学第二定律说明实际过程的不可逆性。
例1:理想气体向真空膨胀过程。该过程是一实际发生的过程，在此过程中Q1=0，W1=0，过程发生后体系的状态发生了变化（体积增大）。若想使体系复原可以做到，只要消耗W2的功把气体压缩回去就行。压缩过程中，气体会传给环境与W2
相等的热∣Q2∣=W2，环境能不能复原取决于热能否全部转化为功而不再引起任何其它变化。在学习可逆过程中知道，不可逆膨胀及反向不可逆压缩时W2≠∣W1∣，而是W2>∣W1∣。因此︱Q2︱>Q1,W2－∣W1∣=︱Q2︱－Q1>0。即环境付出了功W2－∣W1∣，而得到了热︱Q2︱－Q1。换言之：体系膨胀后又恢复原状的同时，在
环境中留下了有功转化为热的后果。
例2：两个不同的物体接触，热量自高温物体传到低温物体，使二物体温度均匀，这是一实际过程。此过程发生时，二物体与环境并无能量交换。要使二物体再恢复温差，只要消耗外功、开放致冷机就可以迫使热量反向流动恢复二物体温差。但体系复原的同时，环境消耗了其他电功而换得了等当量的热，因此，传热的实际过程发生后，环境中也留下了功转化为热的变化。
从以上例子看出：一个实际问题发生之后，在使体系恢复原状的同时，一定会在体系中留下功转化为热的后果。回忆一下前一章所讨论的可逆过程与不可逆过程的定义，将实际过程与之比较就可以得出一个结论：一切实际过程都是热力学不可逆过程，都具有不可逆性。另外从上面三个例子中看出，一、二和三不同，前者不依靠外力即不需要消耗环境功，而后者消耗电功。
热力学中的自发过程——在一定条件下不依靠外力（即不需要环境消耗功）就能自动发过程，如例1、例2情况。
热力学中的非自发过程——消耗外功才能进行的实际过程，可以看出自发过程、非自发过程都是实际进行的过程，也是不可逆过程，而实际过程（不可逆过程）不一定都是自发过程。由自发过程的特点看出：它不需要消耗非体积功，在适当条件下还可对外作功，它具有实际意义，所以人们对自发进行的不可逆过程感兴趣，因此后面我们将专门讨论自发过程的判断公式。
第二节热力学第二定律
在热力学的研究史上，人们是从研究热功转换的不可逆性入手的，即热机工作的不可逆性入手的。人们从失败中终结出：要想把热全部转化为功而不留下任何其它后果是不可能的。法国工程师卡诺（Carnot）总结出：热机工作时必须有温度不同的至少两个热源。从高温热源汲取的热，只有一部分变为功，而其余部分的热传给低温热源，想要不损失这部分热量，热机就不能周而复始循环不已地工作了，因此也就不成其热机了。
想利用大海作热源的热机设计者，终因早不到能和大海同时同地现成存在的低温热源，而使所有的设计者均以失败而告终。大海存储的热能虽多，但人们只能“望
洋兴叹”不能利用。人们从大量的实验经验中终结出了一条规律，它是宏观世界中的一条自然法则，它不能从别的什么原理中推引出来。
一、热力学第二定律的表述有两种：
克劳修斯（Clausius）的说法：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化。”开尔文（Kelvin）的说法：“不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其它的变化。”后来被奥斯特瓦德(Ostward)表述为：“第二类永动机是不可能造成的”。
第二类永动机：从单一热源吸热使之完全变为功而不留下任何影响。
1.克劳修斯表述是指热传导的不可逆性，开尔文表述是指摩擦生热过程的不可逆性，这两种说法实际上完全等效的，证明如下：
先证明若克氏说法不成立，则开氏说法也不成立（用反证法证明）
假定：和克氏说法相反，热量Q1能从低温热源T1自动地传给高温热源T2。今使一个卡诺热机在T2与T1之间工作。并使它传给低温热源的热量恰等于Q1，则在循环过程的终了，是卡诺热机从单一热源T2吸收了Q2。︱Q1∣热量全部变为功，而没有其它变化，这违反了开氏的说法。证毕。同理证得：若开氏说法不成立，则克氏说法也不能成立.（书上有证法）。故得出这两种说法是完全等效的。
2.对开氏说法不能误解为：热不能全部变为功。应注意条件，应是在不引起其它变化的条件下，热不能完全转化为功。
3.热力学第二定律是人类经验的总结，意思是：功可以全部转化为热而不引起其它任何其它变化。开氏的说法断定了热和功不是完全等价的，功可以无条件的100﹪转化为热，而热则不能无条件的100﹪的转化为功。说明热和功之间是不可逆的、有方向性的。一切实际过程都具有不可逆性，而且他们的不可逆性都可归结为热功转换过程的不可逆性。因此，他们的方向性都可用热功转化过程的不可逆性来表述。根据判据的共同准则：像热力学第一定律找出U、H热力学函数，由其改变量ΔU、ΔH就可知道过程的能量变化一样。热力学第二定律中也找出了热力学函数，由其改变量判断过程的方向和限度，要找这样的热力学函数还得从热功转化的关系中找。这就是下面要讲的主要问题。
第三节卡诺原理
1824年，法国工程师N.L.S.Carnot(1796~1832)设计了一个循环，以理想气体为工作物质，从高温T2热源吸收Q2的热量，一部分通过理想热机用来对外做功W，另一部分的热量Q1放给低温T1热源。这种循环称为卡诺循环。根据卡诺循环，可逆运