Druga zasada termodynamiki

Zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki zmiana energii w układzie jest równa i przeciwna do zmiany energii otoczenia.

Kiedy kostka lodu, system, jest dodawana do filiżanki gorącej herbaty, otoczenie, lód topi się, a herbata staje się chłodniejsza. Ciepło uzyskane przez kostkę lodu jest równe ciepłu traconemu z herbaty. Energia jest zachowana bez względu na kierunek wymiany ciepła.

Jednak dodanie kostki lodu nigdy nie sprawi, że herbata będzie cieplejsza, ponieważ ilość przenoszonego ciepła nie określa, w którą stronę przepływa ciepło.

Związana z tym zmiana entropii musi być brana pod uwagę, aby wyjaśnić kierunek wymiany ciepła i innych spontanicznych reakcji.

Druga zasada termodynamiki mówi, że entropia wszechświata, która jest całkowitą entropią zarówno układu, jak i otoczenia, wzrasta dla wszystkich spontanicznych procesów. Oznacza to, że ΔS wszechświata, różnica między entropią stanu końcowego i początkowego wszechświata, musi być większa od zera.

Ponieważ entropia jest miarą rozproszenia energii, proces, w którym energia wszechświata jest bardziej rozproszona w stanie końcowym niż w początkowym, będzie spontaniczny.

Kiedy kostka lodu topi się, cząsteczki wody zmieniają się z up