Vi sono molte applicazioni del secondo principio della termodinamica che può essere espresso secondo varie formulazioni equivalenti.
Clasius, Kelvin, Planck e Carnot proposero varie forme a seconda del particolare problema di fisica che ciascuno stava studiando.
Secondo Clausius non si può realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di trasferire calore da un corpo più freddo a uno più caldo senza l’apporto di lavoro esterno
Nella formulazione di Kelvin-Planck non si può realizzare una macchina termica ciclica in cui l’ unico risultato sia la conversione in lavoro di tutto il calore assorbito da una sorgente. Pertanto una macchina termica per operare necessita di almeno due scambi di calore con due sorgenti a diversa temperatura, con cessione di calore alla più fredda e assorbimento di calore dalla più calda.
La formulazione più moderna prevede che in un sistema isolato l’entropia è una funzione non decrescente nel tempo ovvero dS/dt ≥ 0.
Le applicazioni del secondo principio della termodinamica più importanti riguardano le macchine termiche e la ricerca delle condizioni per il massimo rendimento.
Tutti i cicli di motori termici seguono questo principio e il progresso delle automobili è avvenuto grazie a ad esso.
Tuttavia vi sono applicazioni del secondo principio della termodinamica che riguardano la quotidianità.
Applicazioni del secondo principio nella vita quotidiana
Alcuni fenomeni che riguardano la vita di tutti i giorni possono essere giustificati da questo principio.
Molti fenomeni come il caffè caldo che si raffredda o il ghiaccio che a temperatura ambiente fonde o un gas che tende a diffondersi nell’ambiente circostante sono dovuti al fatto che prevedono un aumento dell’entropia dell’Universo.
La macchina frigorifera che utilizza l’elettricità per cambiare la direzione del flusso di calore si basa sull’enunciato di Clausius
Una pompa di calore è una macchina termica in grado di forzare il flusso di calore da una regione più fredda ad una più calda. Durante l’inverno, per riscaldare, utilizzando il calore presente all’esterno e in estate, per raffreddare, portano il calore dagli ambienti interni verso l’esterno.
Nato dalla duplice necessità di convertire in modo efficiente calore in lavoro e di sviluppare una teoria che spiegasse il funzionamento delle macchine termiche, può trovare in futuro applicazioni nell’ambito della transizione energetica