Необоротним називається процес, коли зворотний перехід через ті самі проміжні стани неможливий

Будь-який рівноважний процес є оборотним.

Оборотні процеси - це до деякої міри ідеалізація реальних процесів. Всі реальні процеси є необоротними.

Уявімо принцип дії циклічних машин. Реальна теплова циклічна машини складається з пічки (нагрівача), холодильника і робочого тіла.

Для теоретичного пояснення роботи теплових машин необхідно знання другого закону термодинаміки в наступному вигляді: неможливо створити циклічно працюючий тепловий двигун, єдиним результатом дії якого отримання від джерела кількості теплоти і перетворення його повністю в механічну енергію.

Визначимо принцип роботи циклічної теплової машини. Робоче тіло, в результаті контакту з нагрівачем, отримує від нього внаслідок обміну теплом деякої кількість теплоти, рівне Q1, нагріваючись до деякої температури T1. Після завершення контакту з нагрівачем, робоче тіло переходить в контакт з холодильником.

При такому переході робоче тіло здійснює механічну роботу A. У контакті з холодильником, робоче тіло віддає йому деяку кількість теплоти Q2 - охолоджується.

Потім робоче тіло знову переходить в контакт з пічкою - процес повторюється.

Цикл Карно́ — ідеальний термодинамічний цикл.
Цикл складається з чотирьох стадій:

1. Робоча речовина нагрівається за сталої температури (ізотермічний процес).
2. Робоча речовина розширюється за сталої ентропії (адіабатичний процес).
3. Робоча речовина охолоджується за сталої температури (ізотермічний процес).
4. Робоча речовина стискається за сталої ентропії (адіабатичний процес).

Коефіцієнт корисної дії для двигуна, що працює за циклом Карно, залежить лише від різниці температур нагрівача і охолоджувача .

Ентропія - в ​​природничих науках міра безладу системи, що складається з багатьох елементів.
Ентропія є функцією стану і залишається постійною при оборотних процесах, тоді як у необоротних - її зміна завжди позитивна.

Властивості ентропії:

1. Ентропія ізольованої системи при протіканні незворотного процесу зростає. Дійсно, ізольована (тобто надана сама собі) система переходить з менш вірогідних в більш ймовірні стани, що супроводжується зростанням величини S.

2. Ентропія системи, що перебуває в рівноважному стані, максимальна.

Дру́гий закон термодина́міки —закон про неспадання ентропії в ізольованій системі. Він накладає обмеження на кількість корисної роботи, яку може здійснити тепловий двигун. На засадничому рівні другий закон термодинаміки визначає напрямок протікання процесів у фізичній системі - від порядку до безпорядку

Для системи із сталою температурою існує певна функція стану S — ентропія, яка визначається таким чином, що

Адіабатичний перехід із рівноважного стану A в рівноважний стан B можливий лише тоді, коли

.

Статистична фізика вводить нове означення ентропії, на перший погляд дуже відмінне від визначення термодинаміки. Воно задається формулою Больцмана:

,

де Γ — кількість мікроскопічних станів, які відповідають даному макроскопічному стану, — стала Больцмана.

Із статистичного означення ентропії очевидно, що зростання ентропії відповідає переходу до такого макроскопічного стану, який характеризується найбільшим значенням мікроскопічних станів.