9. Теплопередача - незворотний процес

Робоче тіло в тепловому двигуні повинне одержувати тепло, щоб його температура підвищилася до максимуму, і віддавати тепло, щоб його температура понизилася до мінімуму Різниця між кількостями одержуваного й тепла, що віддає робочим тілом, являє собою роботу зроблену двигуном. Тому що на поверхні, через яку відбувається передача тепла, повинна існувати деяка різниця температур, пропорційна тепловому потоку, то робоче тіло ніколи не нагрівається до температури джерела тепла й ніколи не прохолоджується до температури навколишнього середовища. Отже, робота, яку можна одержати від гарячого робочого тіла, завжди менше розташовуваної роботи У відношенні, рівному відношенню цих різниць температур. Ця втрата розташовуваної роботи обумовлена необоротністю, присуди процесу тепловіддачі, і її можна безпосередньо обчислити Е виді приросту ентропії.

За другому початку термодинаміки у природі можливі процеси, при яких перетворення теплоти в роботу пов'язане з компенсацією, і неможливі процеси, при яких таке перетворення не супроводжується компенсацією. Це призводить до поділу всіх процесів в замкнутій системі на оборотні і необоротні. Процес же переходу системи із стану 1 в 2 називається необоротним, якщо зворотний перехід системи з 2 у не можна здійснити без змін в оточуючих тілах. При процесах з тертям робота може бути без компенсації перетворена в теплоту; оскільки зворотний перехід системи з кінцевого стану в початкове пов'язаний з переходом теплоти в роботу, а це неможливо здійснити без зміни в навколишніх тілах, то, отже, процеси з тертям незворотні.

Мірою незворотності процесу в замкнутій системі є зміна нової функції стану - ентропії, існування якої у рівноважної системи встановлює перше положення другого початку про неможливість вічного двигуна другого роду. Однозначність цієї функції стану призводить до того, що кожен незворотний процес є нерівноважним. Вірно і зворотне висновок: всякий нерівноважний процес незворотній, якщо на додаток до другого початку здійснюється досяжність будь-якого стану нерівноважної, коли воно досяжно з даного равновесно [вся сучасна практика підтверджує виконання цієї умови, а проте протилежне умова виконується не завжди]. В якості прикладів необоротних процесів наведемо такі:  1. Процес теплопередачі при кінцевій різниці температур, незворотній, оскільки зворотний перехід пов'язаний з відібранням певної кількості теплоти в холодного тіла, перетворенням його без компенсації (некомпенсованому) в роботу і витратою її на збільшення енергії нагрітого тіла. Незворотність цього процесу видно також з того, що він не є статичною.  2. Розширення газу в порожнечу необоротно, тому що при такому розширенні не відбувається робота, а стиснути газ так, щоб не зробити роботу, не можна. Вироблена ж при стисканні робота йде на нагрівання газу. Щоб газ не нагрівався, потрібно відняти у нього теплоту і перетворити її в роботу, що неможливо без компенсації.  3. Процес дифузії незворотній. Дійсно, якщо в посудині з двома різними газами, розділеними перегородкою, зняти перегородку, то кожен газ буде дифундувати в іншій.  Для розділення газів кожен з них потрібно стискати. Щоб вони не нагрівалися, необхідно відняти у них теплоту і перетворити її в роботу, що неможливо без зміни в навколишніх тілах.