Превращение работы в теплоту происходит без всяких ограничений, самопроизвольно.

Теплота может переходить самопроизвольно лишь от более нагретого тела к телу с меньшей температурой, но обратный переход теплоты от холодного тела к горячему требует затраты внешней работы.

Эти положения определяют основную сущность второго закона термодинамики, устанавливающего условия, при которых возможно превращение теплоты в работу, и те факторы, от которых зависит эффективность этого превращения.

Второй закон термодинамики требует четкого разграничения понятий обратимых и необратимых процессов.

Процессы называются обратимыми, если они могут протекать как в прямом, так и в обратном направлении, причем система при обратном процессе последовательно проходит через те же состояния, через которые она проходила в прямом направлении. Условием осуществления обратимых процессов является бесконечное их медленное протекание, при котором нельзя обнаружить обмена энергией между системой и окружающей средой, т. е. когда процесс представляет собой совокупность последовательных бесконечно мало отличающихся от равновесия состояний.

Необратимым называется процесс, после которого система и взаимодействующая с ней окружающая среда не могут возвратиться в исходное состояние. Все реальные процессы, как показывает опыт, являются необратимыми (неравновесными). Работу можно совершить, если имеется разность давлений между системой и окружающей средой, также и теплота может переходить при наличии только разности температур между телами. В этих процессах система не может находиться в состоянии равновесия, следовательно, они являются необратимыми. Необратимость реальных явлений указывает на однонаправленность всех естественных процессов.

Во всех необратимых процессах наблюдается самопроизвольный переход энергии любого вида в тепловую форму, что приводит к увеличению энтропии изолированной системы.

Энтропия всякой изолированной совершающей работу системы никогда не уменьшается, она остается постоянной при обратимых процессах и всегда возрастает при необратимых процессах.

Принцип необратимости, или принцип возрастания энтропии, является общей формулировкой второго закона термодинамики.