Zweiter Hauptsatz

Der zweite Hauptsatz umschreibt die Wirkung der Entropie, ohne diese Primärgrösse der Thermodynamik zu erwähnen. Den zweiten Hauptsatz, den es in mehreren, äquivalenten Formulierungen gibt, hat man gebraucht, um die Entropie aus vermeintlich grundlegenderen Prinzipien "herzuleiten". Weil in der Physik der dynamischen Systeme die Entropie wie die elektrische Ladung, der Impuls oder der Drehimpuls aus der unmittelbaren Beobachtung natürlicher Phänomene gewonnen wird, erübrigt sich der Umweg über die Hauptsätze der Thermodynamik. Folglich handelt es sich beim zweiten Hauptsatz wie beim ersten um eine Altlast, die es aus dem Unterricht zu entsorgen gilt.

Der zweite Hauptsatz ermöglicht die Einführung der thermodynamischen Entropie als Zustandsgröße zur numerischen und anschaulichen Beschreibung von Prozessen (vergl. T-s-Diagramm) und auch die Definition der thermodynamischen Temperatur. Er schränkt die Aussage des ersten Hauptsatzes über die Gleichwertigkeit von Wärme und Arbeit ein und ist damit eines der Fundamente der Thermodynamik, wird aber im Rahmen dieser Theorie nicht begründet. Erst im Rahmen der Statistischen Mechanik wird er mit den übrigen Theorien der Physik verknüpft: Je nach philosophischem Standpunkt bekommt er dort eine stochastische Formulierung oder wenigstens eine wahrscheinlichkeitsbezogene Begründung.

verschiedene Formulierungen

In der Formulierung von Clausius lautet der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik

Es gibt keine Zustandsänderung, deren einziges Ergebnis die Übertragung von Wärme von einem Körper niederer auf einen Körper höherer Temperatur ist.

Wärme kann nicht von selbst von einem Körper niedriger Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übergehen. Diese Aussage scheint zunächst überflüssig zu sein, denn sie entspricht der alltäglichen Erfahrung.

In der Formulierung von Kelvin und Planck lautet der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik

Es gibt keine Zustandsänderung, deren einzige Ergebnisse das Abkühlen eines Körpers und das Heben eines Gewichtes sind.