اگر به سیستم اجازهٔ برهمکنش با محیط داده شود، سیستم از حالت ماکروسکوپی اولیهٔ خود به حالت ماکروسکوپی دیگری منتقل میشود که تغییر انرژی درونی را برای این تحول (فرآیند) میتوان به شکل زیر نشان داد:
که در این فرمول W، کار ماکروسکوپی انجام شده توسط سیستم در برابر نیروی خارجی و Q مقدار گرمای جذب شده توسط سیستم در طی این فرآیند است.
چون در شیمی و فیزیک سیستم مورد توجه است، گرما و کاری که به سیمتم داده میشود مورد نظر ماست و انرژی درونی را Q+W در نظر میگیریم.(سیستم را بسته,در حالت سکون و در غیاب میداانها در نظر میگیریم)
where
اما برداری (نشانگری) برای زمان وجود دارد. دامنهٔ نوسان آونگ به تدریج کوجکتر میشود. اگر توپی را از ارتفاع خاصی رها کنید، در هر بار برخورد توپ با زمین، کمتر از دفعهٔ قبل بالا خواهد آمد. فیلمی از این توپ در دنیای واقعی، هنگام پخش برعکس، متفاوت دیده خواهدشد. قطعات یخ در داخل فنجان چای ذوب میشوند در حالی که چای سردتر میشود.
هیچ تناقضی با قانون اول ترمودینامیک نخواهد داشت اگر ما ببینیم که در داخل یک فنجان چای قطعات یخ تشکیل شده و چای گرمتر شود. این با قانون بقای انرژی سازگار است اما «ما هیچگاه چنین چیزی را نمیبینیم». قانون دوم ترمودینامیک توضیح میدهد که چرا چنین چیزی اتفاق نمیافتد.
ساخت یک موتور گرمایی سیکلی (چرخهای) که جر جذب گرما از منبع و انجام کار مساوی با گرمای چذب شده تأثیر دیگری بر محیط نداشته باشد، غیر ممکن است.
یا میتوان گفت که: ساخت ماشین گرمایی با بازدهی ۱۰۰ درصد غیرممکن است.
ساخت یک موتور سیکلی که تأثیری جز انتقال مداوم گرما از دمای سرد به دمای گرم نداشته باشد، غیر ممکن است.
این دو بیان قانون دوم ترمودینامیک معادل (همارز) هستند. اگر بتوان یکی از آنها را نقض کرد، دیگری نیز نقض میشود.
از رابطهٔ بین انرژی درونی و دما، رابطهٔ بالا را میتوان به صورت زیر نوشت:
اما در هنگام کاربرد این قانون باید توجه داشت که در این دما () سیستم در حال تعادل است یا نه. زیرا با پایین آمدن دما، سرعت رسیدن به تعادل خیلی زیاد میشود.
منبع: دانشنامه ویکی پدیا