מגבלות החוק הראשון של התרמודינמיקה

תהליכים ספונטניים, כמו סלע שנופל לקרקע או נתרן שמגיב עם כלור, מתרחשים ללא עבודה חיצונית ולעיתים כוללים ירידה באנרגיית המערכת. רוב התהליכים הספונטניים משחררים אנרגיה, אבל לא את כולן. חלק מהתהליכים יכולים לספוג אנרגיה ועדיין להיות ספונטניים.

לדוגמה, תהליכים אנדותרמיים מסוימים, כמו המסה של נתרן כלוריד במים, מתרחשים באופן ספונטני למרות עלייה באנרגיה.

זה מראה שהחוק הראשון של התרמודינמיקה, המתמקד רק בשינויים באנרגיה, אינו יכול לחזות במלואו את הספונטניות של התהליך.

כתוצאה מכך, החוק השני הופך להכרחי, שכן הוא מספק כיוון להעברת אנרגיה ומנבא את הספונטניות של התהליך.

כמו כן, החוק השני מסייע בחישוב החלק המקסימלי של החום שניתן להמיר לעבודה במהלך התהליך.

הוא מציג אנטרופיה – תכונה מקרוסקופית שמגיעה לשיאה במצב שיווי משקל של מערכת מבודדת.

אנטרופיה נובעת מהאנרגיה הכוללת המפוזרת במערכת מבודדת, ומספקת תובנות לתהליכים ספונטניים ולא ספונטניים.