Tekst źródłowy strony Druga zasada termodynamiki

'''Druga zasada termodynamiki''' – podstawowe prawo [[termodynamika|termodynamiki]] określające nieodwracalność niektórych procesów makroskopowych przebiegających ze skończoną prędkością. Nieodwracalne w szczególności są procesy: [[Wymiana ciepła|wymiany ciepła]] przy skończonej różnicy temperatur, procesy z tarciem, dyfuzją, rozprężaniem gazów do próżni itd. Zachodzą one samorzutnie tylko w jednym kierunku<ref name="enc">{{cytuj książkę |autor = |tytuł = Encyklopedia fizyki |wydawca = PWN |data = 1973 |tom = 3 |strony = 551}}</ref>.

We współczesnej [[Termodynamika klasyczna|termodynamice klasycznej]] drugą zasadę termodynamiki formułuje się jako wzrost [[Entropia|entropii]] w procesach nieodwracalnych<ref name="enc" />.
<!-- do przeniesienia do dalszej części artykułu<ref group="uwaga">Stosowana niekiedy uproszczona definicja: „w układzie termodynamicznie izolowanym w dowolnym procesie entropia nigdy nie maleje” jest nieprawidłowa. Jeśli układ jest daleki od stanu równowagi, to mimo że jest termodynamicznie izolowany, entropia może w nim przez pewien czas maleć. Takie zjawisko zachodzi w [[Reakcje oscylacyjne|reakcjach oscylacyjnych]]. Uproszczenie w omawianej definicji jest zbyt daleko idące m.in. dlatego, że [[entropia]] jest [[Funkcja stanu|funkcją stanu]], o której mowa w drugiej zasadzie termodynamiki tylko w układach bliskich równowagi, w przeciwnym razie dążenie do tego stanu jest dodatkowym czynnikiem pozwalającym na powstawanie [[Struktury dyssypatywne|struktur dyssypatywnych]]. Do utrzymania tych struktur niezbędna byłaby wymiana [[Energia (fizyka)|energii]] z otoczeniem, jednak czasowo mogą one powstawać także w [[Układ termodynamicznie izolowany|układach izolowanych]].</ref><ref group="uwaga">W wielu opracowaniach pojawia się błąd, polegający na stwierdzeniu, że druga zasada termodynamiki zapewnia formie ciepła istnienie czynnika całkującego. Jest to tylko część treści tej zasady. Najlepiej się o tym przekonać, wybierając prosty układ opisany dwoma parametrami. Z matematyki wiadomo, że w takim układzie (dwuwymiarowa przestrzeń stanów), każda forma liniowa ma czynnik całkujący, a zatem tak rozumiana zasada termodynamiki nic by nie wnosiła do takich układów. Por. {{odn|ref=nie|Ingarden|Jamiołkowski|Mrugała|1990|s=95–96}}.</ref>. -->

== Historia ==
Druga zasada termodynamiki powstała na początku XIX w. jako prawo uzasadniające ograniczenia w przetwarzaniu energii cieplnej w pracę mechaniczną w maszynach parowych. Pierwsza teoria zamiany ciepła na pracę mechaniczną pochodzi od [[Nicolas Léonard Sadi Carnot|Nicolasa Léonarda Sadiego Carnota]] z 1824 roku. W swojej książce ''Reflections on the Motive Power of Heat'', stwierdzając fakt, że ciepło może wywołać ruch, zbadał pracę powstałej niedługo wcześniej i ciągle udoskonalanej maszyny parowej. Prawidłowo zdał sobie sprawę, że efektywność jej pracy zależy od różnicy temperatur między czynnikiem dostarczanym do silnika a jego otoczeniem<ref group="uwaga">Wytworzenie siły napędowej wynika z transportu ciepła z ciała cieplejszego do zimniejszego (z przywrócenia równowagi kalorycznej zniszczonej w wyniku procesu spalania). Bez obecności ciała o niższej temperaturze ciepło byłby bezużyteczne – gdyby powietrze atmosferyczne nie miało niższej temperatury, niż temperatura źródła ciepła, nie przyjęłoby pary wodnej – w przeciwnym razie zostałoby wkrótce w pełni nasycone lub już byłoby nasycone parą wodną.</ref>, ale nie sformułował odpowiednika II zasady termodynamiki. Carnot wprowadził cykl pracy ''silnika odwracalnego'' znanego obecnie jako [[cykl Carnota]], stwierdził że wszystkie silniki odwracalne mają taką samą sprawność a rzeczywiste silniki (nieodwracalne) mają sprawność mniejszą od odwracalnych{{odn|Resnick|Halliday|1972|s=626–628}}.

== Sformułowania w terminach termodynamiki klasycznej ==
=== Sformułowanie oparte na pojęciu entropii ===
W termodynamice klasycznej drugą zasadę termodynamiki formułuje się:
''Zmiana entropii <math>\delta S</math> dla dowolnego procesu rzeczywistego w układzie odosobnionym spełnia nierówność <math>\delta S \geqslant 0.</math> Równość zachodzi tylko dla procesów odwracalnych''<ref name="enc" />.

=== Alternatywne sformułowania ===
Druga zasada termodynamiki może być sformułowana na wiele sposobów.

Najszerzej znane są następujące alternatywne sformułowania drugiej zasady termodynamiki:

[[Rudolf Clausius|Clausiusa]]:
: ''Nie istnieje proces termodynamiczny, którego jedynym wynikiem byłoby pobranie ciepła ze zbiornika o temperaturze niższej i przekazanie go do zbiornika o temperaturze wyższej.''

oraz [[William Thomson|Kelvina]]:
: ''Nie jest możliwy proces, którego jedynym skutkiem byłoby pobranie pewnej ilości ciepła ze zbiornika i zamiana go w równoważną ilość pracy.''
lub:
: ''Niemożliwe jest otrzymanie pracy mechanicznej z jakiegokolwiek układu materialnego przez oziębienie go poniżej temperatury najzimniejszego z otaczających obiektów.''<ref>{{Cytuj stronę |url = https://www.fuw.edu.pl/~akw/Fizyka_XIX_wieku_cz_2.pdf |tytuł = Elementy historii nauki i rozwoju fizyki. Fizyka XIX wieku cz.2. |nazwisko = Wróblewski |imię = Andrzej Kajetan |opublikowany = Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego |język = pl |data dostępu = 2024-02-21}}</ref>

Rozpowszechniła się opinia, że można udowodnić równoważność tych stwierdzeń ze sformułowaniem opartym na entropii<ref>{{Cytuj |autor = Clement John Adkins |tytuł = Equilibrium thermodynamics |data = 1983 |isbn = 0-521-27456-7 |wydanie = 3rd ed |miejsce = Cambridge [Cambridgeshire] |wydawca = Cambridge University Press |oclc = 9132054}}</ref>.

Wprowadzając pojęcie [[perpetuum mobile]] drugiego rodzaju, jako silnik cieplny pobierający energię cieplną z układu i w całości przekształcający ją na pracę, można sformułować drugą zasadę termodynamiki w następujący sposób (sformułowanie [[Wilhelm Ostwald|Ostwalda]]):
: ''Nie istnieje perpetuum mobile drugiego rodzaju''<ref>{{cytuj książkę |tytuł = Tablice Fizyczno-Astronomiczne |inni = pod redakcją Witolda Mizierskiego |wydawca = [[Adamantan]] |miejsce = Warszawa |rok = 2002 |isbn = 83-7350-011-1}}</ref>.

W praktyce sformułowanie Ostwalda jest tożsame ze sformułowaniem Kelvina, ale jest ono wyrażone za pomocą specjalnego terminu ([[perpetuum mobile]] drugiego rodzaju).

Historycznie, druga zasada termodynamiki wywodzi się od idei [[Nicolas Léonard Sadi Carnot|Carnota]]. Ideę tę można wyrazić następująco ([[Carnot's theorem (thermodynamics)|twierdzenie-sformułowanie Carnota]]):
: ''Największą możliwą sprawność mechaniczną, spośród silników cieplnych, może osiągać silnik odwracalny (tzw. [[cykl Carnota]]). Sprawność silnika odwracalnego jest równa stosunkowi maksymalnej różnicy temperatur w tym silniku do maksymalnej bezwzględnej temperatury silnika. Zatem każdy silnikowy cykl termodynamiczny ma sprawność nie większą od sprawności silnika odwracalnego (Carnota).''

O ile Carnot nie sformułował wprost II zasady termodynamiki, to jego twierdzenie stworzyło podwaliny dla sformułowania tej zasady<ref name=":0">{{Cytuj |autor = Don S. Lemons, Margaret K. Penner |tytuł = Sadi Carnot’s contribution to the second law of thermodynamics |czasopismo = American Journal of Physics |data = 2008-01-01 |data dostępu = 2024-06-01 |issn = 0002-9505 |wolumin = 76 |numer = 1 |s = 21–25 |doi = 10.1119/1.2794346 |url = https://pubs.aip.org/ajp/article/76/1/21/235296/Sadi-Carnot-s-contribution-to-the-second-law-of |język = en}}</ref><ref>{{Cytuj |autor = Herman Erlichson |tytuł = Sadi Carnot, `Founder of the Second Law of Thermodynamics' |czasopismo = European Journal of Physics |data = 1999-05-01 |data dostępu = 2024-06-01 |issn = 0143-0807 |wolumin = 20 |numer = 3 |s = 183–192 |doi = 10.1088/0143-0807/20/3/308 |url = https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807/20/3/308}}</ref>.

Cztery powyższe sformułowania (Clausiusa, Kelvina, Ostwalda i Carnota) odnoszą się do ograniczeń, jakie nakłada II zasada termodynamiki na [[maszyna cieplna|maszyny cieplne]]. Istnieje też ogólne fenomenologiczne sformułowanie II zasady termodynamiki abstrahujące od jakichkolwiek maszyn cieplnych, a zarazem nieodnoszące się do pojęcia entropii, podane na początku XX wieku przez [[Constantin Carathéodory|Caratheodory’ego]]<ref>C. Caratheodory: Mathematische Annalen, '''67''', 355, (1909).</ref>:
: ''W dowolnie bliskim otoczeniu każdego stanu równowagi układu termo-dynamicznego znajdują się stany nieosiągalne za pomocą równowagowej [[Przemiana adiabatyczna|przemiany adiabatycznej]].''

Twierdzi się, że sformułowanie to jest równoważne sformułowaniu opartemu na pojęciu entropii.

Sformułowania Clausiusa i Carnota są uznawane za równoważne z II zasadą termodynamiki, a jednocześnie są one bardziej restrykcyjne od stwierdzeń Kelvina i Ostwalda<ref name=":0" />.

== Ujęcie w terminach [[Mechanika statystyczna|termodynamiki statystycznej]] ==
* [[Entropia]] (S) jest [[funkcja stanu|funkcją stanu]] będąca miarą liczby sposobów (W), na jakie może być zrealizowany określony [[stan termodynamiczny]] danego [[układ termodynamiczny|układu]] w określonej [[temperatura|temperaturze]] (T).
* Układ dąży do stanu, który może być w danych warunkach zrealizowany na jak najwięcej sposobów; dąży więc on do maksymalizacji entropii.
* Entropia jest ciągłą, [[różniczka|różniczkowalną]] i [[Funkcja monotoniczna|monotonicznie]] rosnącą funkcją [[energia wewnętrzna|energii wewnętrznej]] (U), co zapisuje się matematycznie jako:
: <math>\left( \frac{\partial S}{\partial U} \right)_{N,T} > 0.</math>
* Entropia jest [[zmienna ekstensywna|wielkością ekstensywną]], addytywną w danym stanie układu, tj. entropia całego układu jest wówczas sumą entropii wszystkich jego części, będących rozdzielnymi układami makroskopowymi
: <math>S = \sum_i {S_i}.</math>

W przypadku połączenia tych części (np. zmieszanie płynów), entropia nie spełnia warunku addytywności.

== Kwestia dowodu ==
Z jednej strony, druga zasada termodynamiki jest prawem przyrody opartym na ogromnej ilości doświadczeń i spostrzeżeń oraz zgodności wyników rozumowań, opartych na tym prawie, z doświadczeniami. Jako oparta na doświadczeniu, jest niemożliwa do udowodnienia. Istnieją jednak opracowania, w których zaprezentowane są jej dowody<ref>{{Cytuj |autor = G.G. Nyambuya |tytuł = A Simple Proof of the Second Law of Thermodynamics |czasopismo = PROGRESS IN PHYSICS |numer = 15 |miejsce = Gallup, New Mexico |wydawca = Department of Mathematics and Science, University of New Mexico |data = 2019 |s = 171–177 |issn = 1555-5615}}</ref><ref>{{Cytuj |autor = Michele Campisi |tytuł = Statistical mechanical proof of the second law of thermodynamics based on volume entropy |czasopismo = Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics |numer = 39 |miejsce = Gallup, New Mexico |wydawca = Department of Mathematics and Science, University of New Mexico |data = 2008 |s = 181–194 |issn = 1355-2198}}</ref><ref>{{Cytuj stronę |url = https://physics.stackexchange.com/questions/10690/is-there-any-proof-for-the-2nd-law-of-thermodynamics |tytuł = Stack Exchange. Physics. |autor = |opublikowany = |data = 2019-02-23 |język = en |data dostępu = 2023-09-12}}</ref>. Można także, na podstawie równania opisującego [[cykl Carnota]] <math>(\frac{Q_1}{Q_2} = \frac{T_1}{T_2})</math> oraz sformułowań Kelvina-Plancka (<math>Q \leqslant 0,</math> <math>W \leqslant 0</math>) wykazać, że w procesie przeprowadzającym układ od stanu 1 do stanu 2 entropia nie maleje <math>S_2 - S_1 \geqslant 0.</math><ref>{{Cytuj książkę |autor = Joseph M. Powers |tytuł = Lecture Notes on Thermodynamics |wydawca = Department of Aerospace and Mechanical Engineering. University of Notre Dame. |miejsce = Indiana |rok = 2023 |strony = 213–245}}</ref>.

== Wnioski z II zasady termodynamiki ==
=== Silnik cieplny nie może działać bez różnic temperatury ===
Inne, równoważne sformułowanie drugiej zasady termodynamiki wiąże się z [[silnik cieplny|silnikiem cieplnym]], czyli urządzeniem zamieniającym ciepło na [[praca (fizyka)|pracę]]. Zgodnie z tym sformułowaniem spontaniczny przekaz ciepła może się dokonywać tylko od ciała cieplejszego do zimniejszego. Idealny silnik, pracujący w cyklu przemian odwracalnych, ma [[sprawność]] <math>\eta</math> ograniczoną różnicą temperatur ciał, pomiędzy którymi przekazywane jest ciepło:
:: <math>\eta = \frac{W}{Q},</math>
:: <math>\eta = \frac{Q_1-Q_2}{Q_1},</math>
:: <math>\eta = \frac{T_1-T_2}{T_1}.</math>

gdzie ciepło jest przekazywane od ciała o temperaturze <math>T_1</math> do ciała o temperaturze <math>T_2</math> (grupa fizyków z Niemiec teoretycznie udowodniła, że powyższy wzór w pewnych szczególnych warunkach nie jest spełniony dla kwantowego cyklu Otto<ref>{{Cytuj stronę |url = http://prl.aps.org/abstract/PRL/v112/i3/e030602 |tytuł = Nanoscale Heat Engine Beyond the Carnot Limit |nazwisko = Roßnagel |imię = J. |nazwisko2 = Abah |imię2 = O. |nazwisko3 = Schmidt-Kaler |imię3 = F. |nazwisko4 = Singer |imię4 = K. |nazwisko5 = E. Lutz |data = 22 stycznia 2014 |opublikowany = Physical Review Letters 112, 030602 (2014) |język = en |data dostępu = 2014-02-06}}</ref>, co nie łamie jednak II zasady termodynamiki<ref>https://arxiv.org/pdf/1401.7865.pdf</ref>). Silnik spełniający tę regułę jest nazywany silnikiem [[Nicolas Léonard Sadi Carnot|Carnota]].

Z II zasady termodynamiki zastosowanej do silników cieplnych wynika, że nie można ciepła zamieniać na pracę bez ograniczeń, choć jest to zgodne z [[pierwsza zasada termodynamiki|I zasadą termodynamiki]]. Nie można bez wkładu pracy przesyłać energii termicznej między ciałami mającymi tę samą temperaturę. Oznacza to, że [[perpetuum mobile]] II rodzaju nie istnieje.

Prowadzi to do dalszego wniosku – nie da się w pełni kontrolować procesów statystycznych, np. nie można czerpać energii z przypadkowych ruchów cząstek, takich jak [[ruchy Browna]] (wykorzystywane w pomyśle [[Zapadka brownowska|zapadki brownowskiej]]). Z II zasady wynika, że przyrządy do czerpania tego rodzaju energii po pewnym czasie też zaczną się zachowywać przypadkowo, a więc staną się bezużyteczne. Miarą tej przypadkowości jest właśnie temperatura. Aby czerpać energię termiczną z układu, trzeba dysponować czymś zimniejszym niż ten układ.

=== Energia swobodna Helmholtza ===
[[Energia swobodna Helmholtza]] <math>F=U-TS</math> jest funkcją stanu odpowiadającą tej części [[Energia wewnętrzna|energii wewnętrznej]], która może być w danym procesie uwolniona na zewnątrz układu w formie [[Praca (fizyka)|pracy]] lub [[Ciepło|ciepła]] przy stałej [[Temperatura|temperaturze]] i [[Objętość|objętości]].
W [[Pierwsza zasada termodynamiki|pierwszej zasadzie termodynamiki]] możemy zastąpić zmianę [[Ciepło|ciepła]] <math>dQ</math> przez <math>T dS{:}</math>
: <math>dU= T dS + dW.</math>

Mając na uwadze drugą zasadę <math>(T dS \geqslant dQ),</math> otrzymujemy:
: <math>dU \leqslant T dS + dW,</math>
: <math>dW \geqslant dU - T dS = dF.</math>

Dlatego [[Praca (fizyka)|praca]] maksymalna jest zawsze większa lub równa [[Energia swobodna Helmholtza|energii swobodnej Helmholtza]]. Innymi słowy, pewnej ilości energii wewnętrznej <math>dU</math> nigdy nie można całkowicie zamienić na [[Praca (fizyka)|pracę]], część jest zawsze tracona z powodu wzrostu [[Entropia|entropii]]<ref>{{Cytuj |autor = |url = https://www.ipc.kit.edu/tcb/228.php |tytuł = VII. SOME BASICS OF THERMODYNAMICS |data dostępu = 2023-02-03}}</ref>.

Ostatnią nierówność można przekształcić do postaci:
: <math>dW \leqslant T dS - dU.</math>

To wyrażenie przyjmuje maksymalną wartość, gdy przemiana jest odwracalna. W przypadku przemian nieodwracalnych:
: <math>dW < T dS - dU,</math>

co w sumie można zapisać:
: <math>dW = T dS - dU + T dS_{nieodwr}.</math>

=== Śmierć cieplna Wszechświata ===
Z II zasady termodynamiki wynika też hipoteza tzw. [[Śmierć cieplna Wszechświata|śmierci cieplnej Wszechświata]]. Miałaby ona polegać na tym, iż po jakimś czasie Wszechświat, jako całość, dojdzie do stanu [[Równowaga termodynamiczna|równowagi termodynamicznej]], czyli będzie miał jednakową temperaturę w każdym punkcie i wymiana energii termicznej całkowicie zaniknie, a co za tym idzie zanikną wszelkie inne rodzaje wymiany energii, które w ten czy inny sposób są zawsze związane ze zmianą temperatury. Teoria śmierci cieplnej jest jednak nadinterpretacją, wynikającą z przeniesienia rozumowania pochodzącego z fizyki fenomenologicznej w dziedzinę przekraczającą zakres jej stosowalności – do [[kosmologia|kosmologii]]. II zasada termodynamiki odnosi się do układów w stanie równowagi pełnej lub niepełnej i nie ma zastosowania do rozszerzającego się Wszechświata, w którym zmianom ulega np. pole grawitacyjne{{odn|Zalewski|1978|s=85}}.

=== Paradoks nieodwracalności ===
Z interpretacją II zasady termodynamiki jest też związany swoisty paradoks. Z jednej strony wynika z niej, że wiele zjawisk obserwowanych w [[stan makroskopowy|skali makroskopowej]] może być nieodwracalnych. Definiuje tak zwaną termodynamiczną (lub entropijną) [[strzałka czasu|strzałkę czasu]]{{odn|Heller|Pabjan|2014|s=67, 70–71}}. Z drugiej strony termodynamika statystyczna, z której ta zasada się wywodzi, zakłada, że każde jednostkowe zjawisko w [[stan makroskopowy|skali mikroskopowej]], czyli w skali pojedynczych [[cząstka|cząstek]] jest odwracalne{{odn|Heller|Pabjan|2014|s=67}}. Mimo że wszystkie zjawiska makroskopowe są sumą odwracalnych zjawisk mikroskopowych, przyjmuje się jednak – wbrew zdrowemu rozsądkowi – możliwość ich nieodwracalności. Paradoks ten przyczynił się do początkowego odrzucenia równania [[Ludwig Boltzmann|Boltzmanna]], opisującego procesy nierównowagowe.

Ten paradoks wskazuje na ścisły związek między teorią a pomiarem w fizyce. Interpretacja pomiaru układów wielocząstkowych jest oparta na teoriach tworzonych dla układów makroskopowych. Można powiedzieć, że pomiary te dotyczą sum uśrednionych zjawisk mikroskopowych. Dla takich pomiarów koncepcja entropii jest niezbędna teoretycznie. Gdyby jednak dało się w jakiś sposób przejść do pomiaru tych zjawisk na poziomie pojedynczych cząstek, koncepcja entropii przestałaby być potrzebna. Liczba cząstek w rzeczywistych, makroskopowych układach doświadczalnych jest jednak bardzo duża (rzędu [[stała Avogadra|stałej Avogadra]]) i dlatego pomiar większości [[Zjawisko fizyczne|zjawisk fizycznych]] na poziomie mikroskopowym jeszcze długo pozostanie poza zasięgiem nauki.

Ściśle II zasada termodynamiki jest sprzeczna zarówno z mechaniką klasyczną, jak i kwantową, a dokładnie ze zjawiskiem tzw. [[ożywienie kwantowe funkcji falowej|dokładnego ożywienia funkcji falowej]], jak też z twierdzeniem [[Henri Poincaré|Poincaré]] o powrocie i najprawdopodobniej dlatego, że dotyczy ona jedynie pewnych początkowych stadiów ich ewolucji lub też że układy matematycznie perfekcyjnie izolowane z wyjątkiem całego wszechświata naprawdę nie istnieją. W prawie nieskończonej ewolucji klasycznej lub kwantowej izolowanego [[Układ fizyczny|układu fizycznego]] entropia będzie maleć spontanicznie, kiedy będą one odtwarzać swój stan początkowy. Np. zgodnie z twierdzeniem Poincarégo zamknięty we wnęce rezonansowej [[Silnik cieplny|silnik Carnota]] po wyrównaniu się temperatur i prawie nieskończonym czasie zacznie pracować magicznie wstecznie, tak że temperatura w zbiorniku A zacznie rosnąc, a w B maleć, aby cały układ wrócił do stanu początkowego dokładnie. Inaczej zgodnie z teorią mikroskopową, każdy proces w układzie termodynamicznie izolowanym jest infinitezymalnie dokładnie odwracalny i wartość entropii musi kiedyś wrócić do jej wartości początkowej malejąc.

== Zastosowanie praktyczne ==
II zasada termodynamiki znalazła zastosowanie w pracy [[silnik cieplny|silników cieplnych]]. W [[silnik cieplny|silniku cieplnym]] ogrzany, rozprężający się [[gaz]] porusza tłok, wykonując w ten sposób [[Praca (fizyka)|pracę]] i przekształcając [[energia wewnętrzna|energię wewnętrzną]] w [[energia mechaniczna|energię mechaniczną]]. Aby [[Praca (fizyka)|praca]] mogła być wykonywana w sposób ciągły, tłok musi wciąż powracać do poprzedniego położenia. Oznacza to cykliczność [[Praca (fizyka)|pracy]] silnika<ref>[https://zpe.gov.pl/pdf/PXSr2hveY Co to jest silnik cieplny?]</ref>. Najczęściej [[ciepło]] pochodzące ze spalania [[paliwo|paliwa]] jest dostarczane do gazu roboczego, który, [[rozprężanie|rozprężając się]], wykonuje pracę, wprawiając w ruch jakiś [[mechanizm]]. [[Rozprężanie]] gazu także nie może być nieograniczone przestrzennie, ponieważ [[silnik cieplny|silnik]] ma skończone rozmiary. Dlatego gaz musi być z powrotem [[sprężanie|sprężony]] tak, aby wszystkie części [[silnik cieplny|silnika]] wróciły do stanu wyjściowego<ref>[https://zasobyip2.ore.edu.pl/uploads/publications/19abfaef7878c143d6a1ba316fd4dd75 efizyka. Tom II.]</ref>.

II zasada termodynamiki uniemożliwia spontaniczne powstanie różnic [[temperatura|temperatur]] między częściami układu: [[ciepło|energia cieplna]] nigdy nie płynie od ciała chłodniejszego do cieplejszego. Przepływ [[ciepło|ciepła]] możliwy jest tylko od ciała o wyższej [[temperatura|temperaturze]] do ciała o niższej temperaturze. Dlatego nie możemy czerpać [[ciepło|energii cieplnej]] z jednego zbiornika i zamieniać ją w całości na [[Praca (fizyka)|pracę]]. [[Temperatura]] takiego zbiornika wciąż by się obniżała i [[ciepło]] musiało by płynąć od ciała o niższej temperaturze do ciała o wyższej temperaturze, a tego zabrania II zasada termodynamiki. Tak więc [[silnik cieplny|silniki cieplne]] muszą pobierać ciepło ze zbiornika ciepła o wyższej temperaturze, przekształcając jego część w użyteczną pracę, a resztę oddając do chłodnicy – zbiornika ciepła o niższej temperaturze<ref>[https://zpe.gov.pl/pdf/PRiMU4T Jak zinterpretować II zasadę termodynamiki?]</ref>.

Z mikroskopowego punktu widzenia, niemożliwa jest samorzutna przemiana ruchu chaotycznego cząsteczek [[gaz]]u w ruch uporządkowany przy przesunięciu makroskopowym tłoka, a także samoczynny przepływ od ciała, którego cząsteczki mają średnią [[energia kinetyczna|energię kinetyczną]] ruchu chaotycznego mniejszą do ciała, którego cząsteczki mają średnią energię kinetyczną ruchu chaotycznego większą.

Z II zasady termodynamiki również płynie wniosek, że łatwo jest przywrócić stan początkowy układu, znaczenie trudniejsze jest jednoczesne odtworzenie pierwotnego stanu otoczenia np. [[zderzenie|zderzenia]] sprawiają, że nie jest możliwe odtworzenie [[Tor ruchu|trajektorii]] ruchu pojedynczych cząsteczek.

== Zobacz też ==
* [[termodynamiczna strzałka czasu]]
* [[twierdzenie Liouville’a]]
* zasady termodynamiki
** [[zerowa zasada termodynamiki]]
** [[pierwsza zasada termodynamiki]]
** [[trzecia zasada termodynamiki]]
** [[czwarta zasada termodynamiki]]

== Uwagi ==
{{Uwagi}}

== Przypisy ==
{{Przypisy}}

== Bibliografia ==
* {{cytuj książkę |nazwisko = Carnot |imię = Sadi |tytuł = Reflections on the Motive Power of Heat and on Machines Fitted to Develop That Power |url = https://books.google.com/books?id=tgdJAAAAIAAJ |wydawca = J. Wiley & Sons |miejsce = New York |rok = 1890 |odn = tak}}
* {{cytuj książkę |nazwisko = Flügge |imię = S. |tytuł = Handbuch der Physik |tom = III |część = 2 |tytuł części = Prinzipen der Thermodynamik und Statistik |wydawca = Springer |miejsce = Berlin–Göttingen–Heidelberg |rok = 1959 |odn = tak}}
* {{cytuj książkę |nazwisko = Flügge |imię = S. |tytuł = Handbuch der Physik |tom = XII |tytuł tomu = Thermodynamik der Gase |wydawca = Springer |miejsce = Berlin–Göttingen–Heidelberg |rok = 1958 |odn = tak}}
* {{cytuj książkę |nazwisko = Heller |imię = Michał |autor link = Michał Heller |nazwisko2 = Pabjan |imię2 = Tadeusz |autor link2 = Tadeusz Pabjan |tytuł = Elementy filozofii przyrody |wydawca = Copernicus Center Press |miejsce = Kraków |rok = 2014 |isbn = 978-83-7886-065-5 |odn = tak}}
* {{cytuj książkę |nazwisko = Ingarden |imię = Roman Stanisław |autor link = Roman Stanisław Ingarden |nazwisko2 = Jamiołkowski |imię2 = Andrzej Edmund |autor link2 = Andrzej Jamiołkowski |nazwisko3 = Mrugała |imię3 = Ryszard |tytuł = Fizyka statystyczna i termodynamika |wydawca = PWN |miejsce = Warszawa |rok = 1990 |odn = tak}}
* {{cytuj książkę |nazwisko = Landau |imię = Lew Dawidowicz |autor link = Lew Landau |nazwisko2 = Lifszyc |imię2 = Jewgienij M. |autor link2 = Jewgienij Lifszyc |tytuł = Fizyka statystyczna |wydawca = PWN |miejsce = Warszawa |odn = tak}}
* {{cytuj książkę |nazwisko = Werle |imię = Józef |autor link = Józef Werle |tytuł = Termodynamika fenomenologiczna |wydawca = [[Wydawnictwo Naukowe PWN|PWN]] |miejsce = Warszawa |rok = 1957 |odn = tak}}
* {{cytuj książkę |nazwisko = Zalewski |imię = Kacper |autor link = Kacper Zalewski |tytuł = Wykłady z termodynamiki fenomenologicznej i statystycznej |wydawca = PWN |miejsce = Warszawa |data = 1978 |odn = tak}}
* {{Cytuj książkę |nazwisko = Resnick |imię = Robert |autor link = Robert Resnick |nazwisko2 = Halliday |imię2 = David |tytuł = Fizyka |tom = 1 |wydawca = [[Wydawnictwo Naukowe PWN]] |data = 1972 |isbn = 83-01-09323-4 |odn = tak}}

== Linki zewnętrzne ==
* [https://physics.stackexchange.com/questions/10690/is-there-any-proof-for-the-2nd-law-of-thermodynamics Physics Stack Exchange]

{{Kontrola autorytatywna}}

[[Kategoria:Prawa i równania termodynamiki]]