Postulati di Clausius e di Kelvin

Il primo principio della termodinamica è un principio di conservazione dell'energia: sancisce semplicemente che, qualunque trasformazione subisca un sistema isolato, la sua energia totale deve rimanere costante. Non ci sono, dunque, nel primo principio, limitazioni relative alle trasformazioni da una forma di energia all'altra; in particolare nessuna limitazione è posta alle trasformazioni di lavoro in calore o di calore in lavoro, ne agli scambi di calore tra corpi. In realtà, mentre è sempre possibile trasformare il lavoro in calore (un corpo può sempre essere scaldato per attrito), il processo inverso è invece sottoposto a limitazioni. Se non fosse così allora sarebbe possibile utilizzare le sconfinate riserve di energia termica contenute negli oceani, nell'atmosfera, nelle acque dei laghi: questi si raffredderebbero (molto poco) e noi avremmo risolto tutti i nostri problemi energetici. Questo non è possibile. Così come non è possibile, senza spendere lavoro meccanico, trasferire calore da un corpo ad una certa temperatura ad un altro a temperatura più alta (cosicchè il corpo freddo si raffredderebbe ulteriormente e quello caldo si scalderebbe). Le due classi di fenomeni hanno evidentemente qualcosa in comune: entrambe indicano che le trasformazioni naturali hanno una direzione preferenziale (il lavoro si trasforma spontaneamente in calore, il calore fluisce spontaneamente dai corpi caldi a quelli freddi). Verso la metà dell'Ottocento, questa "constatazione sperimentale" portò a due fondamentali formulazioni del II principio della termodinamica: Il postulato di Kelvin e il postulato di Clausius.

Postulato di Lord Kelvin "E' impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia una trasformazione in lavoro di calore tratto da una sorgente a temperatura uniforme".
Attenzione alle parole "unico risultato". Se infatti consideriamo l'espansione isoterma di un gas perfetto, si ha che tutto il calore prelevato dalla sorgente calda si trasforma in lavoro (variazione dell'energia interna = 0, quindi Q=L, per il I principio).
Tuttavia questo non è l'unico risultato dal momento che il gas ha cambiato volume, quindi il postulato di Kelvin è salvo.

Postulato di Clausius "E' impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia un passaggio di calore da un corpo a una data temperatura a un altro a temperatura più alta".
Anche qui non sono messe a caso le parole "unico risultato".

I due enunciati sembrano "enunciare" cose diverse, tuttavia, come abbiamo già notato, hanno qualcosa in comune, anzi, si può dimostrare che sono del tutto equivalenti (vedi e ).

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