Hukum kedua Termodinamika

Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

Sebuah benda dengan massa m dilepaskan dari ketinggian h secara spontan jatuh ke tanah, kemudian diam.Pada situasi ini energi semesta adalah jumlah energi termal benda, energi termal tanah dan energi mekanik benda.Sebelum dilepaskan, benda mempunyai energi mekanik yang sama dengan energi potensialnya U = mgh, dan setelah benda tersebut diam di tanah, energi mekaniknya nol.Pada proses ini, dengan gemikian energi mekanik semesta berkurang dari mgh menjadi nol.Jika energi total semesta tidak berubah (hukum pertama termodinamika), energi termal semesta dapat meningkat dengan mgh.Peningkatan energi termal menunjukan peningkatan yang kecil pada temperatur benda dan tanah.

Sebagaimana diketahui dari pengalaman sehari-hari bahwa suatu benda yang awalnya diam di tanah tidak akan pernah secara spontan meloncat ke udara.Hal tersebut tidak mungkin terjadi karena melanggar hukum pertama.Jika sebuah benda meloncat ke udara, akan terjadi peningkatan energi mekanik semesta.Hal ini tidak akan melanggar hukum pertama, bagaimanapun jika terdapat hubungan penurunan energi termal semesta.Hukum pertama tidak menjelaskan mengapa benda tidak pernah meloncat ke udara secara spontan.

Proses benda meloncat ke udara secara spontan adalah kebalikan dari proses benda jatuh ke tanah secara spontan.Satu proses terjadi dengan mudah. Sedangkan proses kebalikannya tidak akan pernah terjadi sama sekali.Banyak proses irreversibel yang lain yang dapat terjadi hanya dalam satu arah.Sebagai contoh, ketika benda yang dingin dan benda panas bersentuhan, kalor selalu mengalir dari benda panas kebenda yang dingin, dan tidak pernah dari benda dingin ke benda yang panas.Akibatnya suhu benda yang panas menurun, sedangkan suhu benda yang dingin meningkat.Jika proses kebalikan yang terjadi, benda yang dingin akan menjadi lebih dingin sedangkan benda yang panas akan lebih panas.Contoh lain, tinta diteteskan kedalam segelas air, menyebar hingga tinta tersebut dalam air.proses kebalikannya, dimana campuran air dan tinta secara spontan memisah menjadi air murni dan tinta murni, tidak akan pernah terjadi

Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua menyebutkan bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang kutub tertidur di atas salju, maka salju dibawah tubuh nya akan mencair karena kalor dari tubuh beruang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang mesin kalor.