一、热力学第二定律实质和表述
（1）自发过程有方向性；
（2）自发过程的反方向过程并非不可进行，而是要有附加条件；
（3）并非所有不违反第一定律的过程均可进行。
（一）能量转换方向性的实质是能质有差异
无限可转换能—机械能，电能
部分可转换能—热能：T≠T0
不可转换能—环境介质的热力学能
（二）第二定律的两种典型表述
1、克劳修斯叙述——热量不可能自发地不花代价地从低温物体传向高温物体。
2、开尔文-普朗克叙述——不可能制造循环热机，只从一个热源吸热，将之全部转化为功，不在外界留下任何影响。
（三）关于第二类永动机
1、单一热源下的动力机。
2、不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律。
二、卡诺循环
（一）正向卡诺循环的组成：
a-b：可逆定温吸热 b-c：可逆绝热膨胀 c-d可逆定温放热 d-a：可逆绝热压缩
（二）正向卡诺循环热效率：
结论：
1、卡诺循环的热效率只取决于高温热源的温度与低温热源的温度，而与工质的性质无关;提高高温热源的温度，或者降低低温热源的温度，都可以提高热效率。
2、卡诺循环的热效率总是小于1，不可能等于1，因为T1→∞ 或T2＝0K都是不可能的。这说明通过热机循环不可能将热能全部转变为机械能;
3、当T1=T2时，卡诺循环的热效率等于零，这说明没有温差是不可能连续地将热能转变为机械能，只有一个热源的热机（第二类永动机）是不可能的。
（三）逆向卡诺循环
1、制冷系数：
2、供热系数：
制冷系数与供热系数的关系：
三、卡诺定理
定理1：在相同温度的高温热源T1和相同的低温热源T2之间工作的一切可逆循环，其热效率都相等，与可逆循环的种类无关，与采用哪种工质也无关。
定理2：在同为温度T1的热源和同为温度T2的冷源间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环热效率。
（1）指出了热效率的极限，热效率仅与冷、热源温度有关，且它的值永远小于1。
（2）提高热机效率的途径：减少不可逆、提高T1，降低T2；
（3）由于不花代价的低温热源的温度以大气环境温度为极限，而环境温度比较稳定，视为定值，那么高温热源的热量最多只有一部分可以转变成功，提示了热变功的极限。
四、熵
（一）状态参数熵
1、可逆过程：与工质的性质无关,其中T 既是工质的温度，也等于热源的温度。
克劳修斯积分等式：
2.不可逆过程：
3、不可逆过程熵差计算：
即设计一组或一个初、终态与不可逆过程相同的可逆过程，计算该组可逆过程的熵差即可。
五、熵方程与孤立系统熵增原理
结论：
①单纯传热，若可逆，系统熵变等于熵流；
②若不可逆系统熵变大于熵流，差额部分由不可逆熵产提供。
3、熵方程
考虑系统与外界发生质量交换，系统熵变除（热）熵流，熵产外，还应有质量迁移引起的质熵流，所以熵方程应为： 流入系统熵-流出系统熵+熵产=系统熵增
4、熵方程核心：
熵可随热量和质量迁移而转移；可在不可逆过程中自发产生。由于一切实际过程不可逆，所以熵在能量转移过程中自发产生（熵产），因此熵是不守恒的，熵产是熵方程的核心。
（二）孤立系统熵增原理
孤立系内一切过程均使孤立系统熵增加，其极限为一切过程均可逆时系统熵保持不变。
结论：
（1）孤立系统熵增原理ΔSiso=Sg ≥ 0，可作为第二定律的又一数学表达式，而且是更基本的一种表达式；
（2）孤立系统的熵增原理可推广到闭口绝热系；
（3）一切实际过程都不可逆，所以可根据熵增原理判别过程进行的方向；
（4）孤立系统中一切过程均不改变其总内部储能，即任意过程中能量守恒。但各种不可逆过程均可造成机械能损失，而任何不可逆过程均是ΔSiso>0， 所以熵可反映某种物质的共同属性。
（三）作功能力的损失：I=T_0 ∆S_iso
孤立系统的熵增是衡量作功能力损失的尺度。