٥٥ - وأحد الوسائل المئمة لقياس إمكانيات تحسين الطاقة يتمثل في تعيين الحد ادنى النظري من احتياجات الطاقة لمهمة بعينها، على النحو الذي يحدده القانون الثاني للديناميكا الحرارية)ما يسمى بالتحليل القائم على القانون الثاني(. An appropriate way to measure energy improvement potential is to determine the theoretical minimum energy requirements for a given task, as defined by the second law of thermodynamics (so-called exergy analysis). تتبع جميع الأنظمة الفيزيائية والكيميائية في الكون القانون الثاني للديناميكا الحرارية وتمضي قدما في اتجاه هبوطي لإتجاه الطاقة. All physical and chemical systems in the universe follow the second law of thermodynamics and proceed in a downhill, i. e., exergonic, direction. أوجد العالم الألماني كلازيوس القانون الثاني للديناميكا الحرارية عام 1850 عن طريق البحث في العلاقة بين انتقال الحرارة والشغل. The German scientist Rudolf Clausius laid the foundation for the second law of thermodynamics in 1850 by examining the relation between heat transfer and work. يضع القانون الثاني للديناميكا الحرارية حد للكفاءة الحرارية لأي محرك حراري.
يتم تصويره أحيانًا على أنه "منحنى الجرس" حول متوسط السرعة. والنتيجة هي أنه عندما يتم وضع الغاز الساخن والغاز البارد معًا في وعاء ، ينتهي بك الأمر في النهاية بالغاز الدافئ. ومع ذلك ، فإن الغاز الدافئ لن يفصل نفسه تلقائيًا إلى غاز ساخن وبارد ، مما يعني أن عملية خلط الغازات الساخنة والباردة لا رجوع فيها. غالبًا ما يتم تلخيص هذا على أنه "لا يمكنك حل رموز بيضة. " وفقًا لـ Wolfram ، أدرك بولتزمان حوالي عام 1876 أن السبب في ذلك هو أنه يجب أن يكون هناك العديد من الحالات المضطربة للنظام أكثر من الدول المنظمة. لذلك فإن التفاعلات العشوائية ستؤدي حتما إلى اضطراب أكبر. العمل والطاقة يشرح القانون الثاني شيئًا واحدًا وهو أنه من المستحيل تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية بكفاءة 100٪. بعد عملية تسخين الغاز لزيادة ضغطه لدفع المكبس ، هناك دائمًا بعض الحرارة المتبقية في الغاز والتي لا يمكن استخدامها للقيام بأي عمل إضافي. يجب التخلص من هذه الحرارة المهدرة عن طريق نقلها إلى المشتت الحراري. في حالة محرك السيارة ، يتم ذلك عن طريق استنفاد الوقود المستهلك وخليط الهواء في الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، ينتج عن أي جهاز به أجزاء متحركة احتكاك يحول الطاقة الميكانيكية إلى حرارة غير قابلة للاستخدام بشكل عام ويجب إزالتها من النظام عن طريق نقلها إلى المشتت الحراري.
هذا هو السبب في رفض مكتب براءات الاختراع الأمريكي بإجراءات موجزة المطالبات المتعلقة بآلات الحركة الدائمة. عندما يتلامس جسم ساخن وبارد مع بعضهما البعض ، ستتدفق الطاقة الحرارية من الجسم الساخن إلى الجسم البارد حتى يصلوا إلى التوازن الحراري ، أي نفس درجة الحرارة. ومع ذلك ، لن تتراجع الحرارة أبدًا في الاتجاه الآخر ؛ لن يزداد الفرق في درجات حرارة الجسمين تلقائيًا. يتطلب نقل الحرارة من الجسم البارد إلى الجسم الساخن العمل الذي يجب القيام به بواسطة مصدر طاقة خارجي مثل مضخة الحرارة. قال ديفيد ماكي ، أستاذ الفيزياء في جامعة ولاية ميسوري: "إن المحركات الأكثر كفاءة التي نبنيها الآن هي توربينات الغاز الكبيرة". "إنهم يحرقون الغاز الطبيعي أو أنواع الوقود الغازية الأخرى في درجات حرارة عالية جدًا ، أكثر من 2000 درجة مئوية [3600 فهرنهايت] ، والعادم الخارج هو مجرد نسيم قاسي ودافئ. لا أحد يحاول استخراج الطاقة من الحرارة المهدرة ، لأنه ليس هناك الكثير ". سهم الزمن يشير القانون الثاني إلى أن العمليات الديناميكية الحرارية ، أي العمليات التي تنطوي على نقل أو تحويل الطاقة الحرارية ، لا رجعة فيها لأنها تؤدي جميعها إلى زيادة في الانتروبيا.