熱力學的基本定律之一，通常表述為：熱量可以自發地從較熱的物體傳遞到較冷的物體，但不可能自發地從較冷的物體傳遞到較熱的物體(克勞修斯表述)；也可表述為：兩物體相互摩擦的結果使功轉變為熱，但卻不可能將這摩擦熱重新轉變為功而不產生其他影響。對於擴散、滲透、混合、燃燒、電熱和磁滯等熱力過程，雖然其逆過程仍符合熱力學第一定律，但卻不能自發地發生。熱力學第一定律未解決能量轉換過程中的方向、條件和限度問題，這恰恰是由熱力學第二定律所規定的。
<簡史 1824年，法國工程師S.卡諾總結瞭熱機工作的本質，指出熱機必須工作在兩個熱源之間，從高溫熱源吸取熱量，向低溫熱源放出熱量，才能獲得機械功；並提出瞭可逆熱機效率最高的定理。卡諾以當時流行的“熱質說”作為證明依據，認為一定數量的熱量在高溫下流入熱機，作功後仍以同樣數量的熱量在低溫下流出熱機，就像水從高水位流向低水位過程中在水輪機內作功一樣。1849年，英國工程師開爾文（即W.湯姆森）指出，卡諾論證的“熱質說”與英國物理學傢J.P.焦耳得到的結論是予盾的。1850年，德國數學傢和物理學傢R.克勞修斯解決瞭這個矛盾。他斷言，卡諾原理是一個基本公理，不需要參考其他原理加以證明，於是提出他關於熱力學第二定律的表述。開爾文在1851年，德國物理學傢M.普朗克在1897年各自提出瞭熱力學第二定律，在此基礎上組合成第二定律的另一種表述，即開爾文-普朗克表述：不可能從單一熱源吸取熱量，並將這熱量變為功，而不產生其他影響。第二定律還可表述為：隻從一個熱源取熱不斷作功的“第二類永動機”是不可能實現的。
可逆和不可逆過程 可逆過程的概念最早是由卡諾提出的。當系統由初態1經某一過程變化到終態2時，外界(或周圍環境)相應地發生某種變化，假如使過程逆行，其結果不僅系統回到初態1，而且外界(或周圍環境)也回到原來狀態，則稱系統由狀態1到狀態2的過程為可逆過程。可逆過程是一個理想化的概念，而一切實際發生的過程，如摩擦、傳熱、擴散、混合、溶解、滲透、燃燒、化學反應、電熱和磁滯等都不符合這個嚴格的規定，所以都是不可逆過程。由摩擦、電熱等將功變成熱的效應稱為耗散效應，一切不可逆過程都有耗散效應，耗散效應會導致作功能力的損失。系統在可逆過程中所經歷的每一瞬間，都無限地接近於熱力平衡狀態。可逆過程是熱力學理論中最重要的過程，它既便於分析，又可作為衡量實際過程完善程度的一種尺度。
卡諾循環和卡諾定理 卡諾循環和卡諾定理是熱力學第二定律的出發點，並且對熱機的改進和發展具有原則性的指導意義。卡諾循環分為熱機循環(稱正循環)和制冷機循環（稱逆循環）。卡諾定理可表述為：①在兩個確定的不同溫度的恒溫熱源之間工作時，可逆熱機的熱效率最高；②在上述的兩個熱源之間工作的一切可逆熱機具有相同的熱效率。熱機效率η是熱機輸出的凈功（已扣除壓縮消耗的功）與吸入的熱量之比：η＝W／Q1=(Q1－Q2)／Q1=1－Q2／Q1，式中Q1為從高溫熱源吸入的熱量；Q2為向低溫熱源放出的熱量，輸出的凈功W＝Q1-Q2。
熱力學溫標 溫度的數值表示法稱為溫標。熱力學溫標是一種不受測溫物質影響的客觀溫標。根據熱力學第二定律，可逆熱機的效率隻可能取決於高溫熱源和低溫熱源的溫度，與工質的性質無關，由此可得：Q2/Q1＝f(t2)/f(t1)，式中f(t2)和f(t1)為各自隻取決於低溫和高溫熱源的溫度，函數f對所有可逆熱機都適用，它的形式與經驗溫標t的選擇有關。開爾文選擇瞭f(t)=T，則上式可簡化為：Q2／Q1=T1／T2。據此建立的溫標稱為熱力學溫標，又稱開爾文溫標或絕對溫標，單位是開(K)（見熱力狀態參數）。這樣就得到用熱力學溫標表示的在兩個熱源之間工作的熱機效率公式
η＝W/Q1＝1－Q2/Q1＝1－T2/T1
熵增原理 閉口系統（見熱力系統）經歷絕熱過程由一態到達另一態，對於可逆的絕熱過程，系統的熵不變；對於不可逆的絕熱過程，則系統的熵增加。如果系統經歷的是非絕熱的任意過程，可以先將系統連同有關的外界一起看作一孤立系統，然後分析孤立系統發生任意過程前後總熵的變化。顯然，它的總熵永遠不會減少。如果是可逆過程，總熵保持不變；如果是不可逆過程，則總熵增加，這就是孤立系統熵增原理。
能量貶值原理 根據熱力學原理可以導出：
作功能力損失＝環境的熱力學溫度×孤立系統熵增
當環境的熱力學溫度一定時，作功能力損失與孤立系統熵增成正比，其總熵增加越多，作功能力損失也越多。由於自然界不停地發生不可逆過程，熵不斷增加，能量在數量上雖然沒有變化，其中可以作功的那部分能量不斷地轉變為不可作功的能量，這個結論首先由開爾文得出，稱為能量貶值原理。因此，孤立系統熵增原理也可稱為能量貶值原理。
參考書目
G.N.Hatsopoulos and J.H.Keenan，Principles of General Thermodynamics，reprint ed.，John Wiley &Sons，New York，1981.