热力学第二定律是直接从关于热机效率的研究中发现的。 开尔文和克劳修斯运用热功转化的观点研究了热机的效率,分别提出了热力学第二定律的原始表述。开尔文表述为:不可能从单一热源吸收热量,使其完全变为有用的功而不产生其他影响。由此可知,效率高于或等于 100% 的热机是不存在的。如果想要使热机效率达到100%,则要求工质在一循环过程中,把从高温热源吸收的热量全部变为有用的机械功,而工质本身又回到初始状态,并不放出任何热量到低温热源去。 这种“理想热机”并不违反热力学第一定律,但是尝试着提高热机效率的实验证明,在任何情况下热机都不可能只有一个热源,热机要不断地把吸收的热量变为有用的功,就不可避免地把一部分热量传递给低温热源,效率必然低于 100%。
从单一热源吸取热量并将它完全变为有用的功而不产生其他影响的热机叫做第二类永动机,所以开尔文表述也可表述为第二类永动机是不可能造成的。
