Secondo principio

Il primo principio mostra un chiaro collegamento tra la meccanica e la termodinamica, mostrando in particolare che la conservazione dell'energia osservata in alcuni sistemi meccanici può essere estesa quando si considerino gli scambi di calore.  La conservazione dell'energia diventa un principio assoluto, almeno finché si rimane nella fisica classica. 

Ma i sistemi meccanici e i sistemi termodinamici hanno comportamenti molto diversi:  mentre i primi sono in generale reversibili, i secondi non lo sono mai.  La reversibilità dei sistemi meccanici discende direttamente dall'invarianza della seconda legge di Newton quando si inverte il segno del tempo.  Immaginiamo di proiettare un filmato all'indietro, invertendo quindi la direzione in cui scorre il tempo.  E' chiaro che la velocità cambia verso;  algebricamente, questo succede perché v=

Il secondo principio afferma che in natura alcune trasformazioni non si verificano.

Equivalenza degli enunciati di Kelvin e di Clausius:

1. Se fossimo capaci di costruire una macchina termica che violasse l'enunciato  di Kelvin-Plank, ossia che sapesse trasformare tutto il calore assorbito in lavoro, potremmo usare questo lavoro per far funzionare una macchina frigorifera, che prelevi calore dalla sorgente fredda per trasferirlo ad una sorgente calda.  Complessivamente, le due macchine insieme non fanno lavoro.  Per il primo principio, tutto il calore prelevato dalla sorgente fredda, deve essere ceduto alla sorgente calda.  Quindi complessivamente le due macchine violerebbero l'enunciato di Clausius.

2. Se fossimo capaci di costruire una macchina termica che violasse l'enunciato  di Clausius, ossia che sapesse trasportare calore da una sorgente fredda ad una calda, potremmo affiancarla ad una qualsiasi macchina termica operante tra le stesse temperature e recuperare tutto il calore dissipato.  Complessivamente, le due macchine non cederebbero calore alla sorgente calda e quindi trasformerebbero tutto il calore prelevato dalla sorgente calda in calore (per il primo principio).  Le due macchine insieme violerebbero quindi l'enunciato di Kelvin.