§ 69. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ ДЛЯ НЕОБРАТИМЫХ ПРОЦЕССОВ
Согласно второму началу (§ 67) обратимым циклом нельзя осуществить теплообмен между двумя телами без совершения работы. В то же время из повседневного опыта известно, что теплота может передаваться от более нагретых тел к менее нагретым без совершения работы. Конечно, такие процессщ не противоречат приведенной в § 67 формулировке второго начала, так как они относятся к необратимым явлениям, наличие которых следует учесть при формулировке второго начала термодинамики.
Второе начало термодинамики для необратимых процессов как результат обобщения опыта формулируется так: невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача теплоты от менее нагретых тел к более нагретым. Эта формулировка снимает полный запрет на реализацию теплообмена без совершения работы; остается такой запрет только на передачу теплоты от холодных тел к горячим. Клаузиус это положение выразил следующим образом: «Теплота не может самопроизвольно перейти от более холодного тела к более теплому». В соответствии с приведенной формулировкой второго начала в природе возможна самопроизвольная; (без совершения работы) передача теплоты в сторону низких температур.
Рассмотрим неравновесные циклы в свете второго начала.
Если процесс хотя бы на отдельном участке необратим, то он, очевидно, необратим в целом. Соответственно необратимый цикл может быть циклом, в котором неравновесный процесс составляет лишь часть цикла.
Пусть имеются спаренные машины Карно (рис. 7.8), одна из которых 
является двигателем другой 
совершающей отрицательный цикл. Пусть, далее, цикл одной из машин включает неравновесный процесс и является, следовательно, необратимым. Можно подобрать циклы машин так, чтобы результирующая работа равнялась нулю: 
или
Рассматриваемый цикл необратим, происходит без совершения работы, поэтому от нагревателя берется теплоты больше 
чем в него возвращается: 
и
(соответственно холодильнику отдается теплоты больше, чем от него берется). Учитывая, что 
из (69.1) и (69.2) найдем:
При получении последнего выражения накладывалось одно условие — необратимый процесс осуществляется спаренными машинами, при этом необратимость могла быть присуща одной из машин или им обеим. Таким образом, при сравнении двух машин Карно, в одной из которых или в обеих имеет место необратимость, КПД машины с положительным циклом всегда меньше показателя отрицательного цикла другой машины.
Рассмотрим частные случаи (69.3). Пусть в спаренных машинах цикл машины с 
обратим. Тогда 
и согласно (69.3)
Выбранная машина с равновесным циклом 
может быть двигателем с КПД, равным 
Тогда (69.4) формулируется так: КПД необратимого цикла Карно всегда меньше КПД такого же обратимого цикла (вторая теорема Карно).
Если машина совершает обратимый положительный цикл, то согласно (69.3)
В данном случае машина с равновесным циклом может быть тепловым насосом с показателем цикла 
. Соответственно неравенство (69.5) формулируется так: показатель неравновесного отрицательного цикла Карно всегда больше показателя равновесного такого же цикла. Легко показать, что для практических целей холодильная машина с неравновесным циклом менее выгодна по сравнению с подобной машиной, имеющей равновесный цикл. Действительно, согласно (65.10) увеличение показателя цикла ведет к уменьшению его холодильного коэффициента.
