第一类永动机道理很简单，因为违背了能量守恒定律，也就是违反了热力学第一定律，对于一个稳定的系统输入的能量总是等于输出的能量，第一类永动机就是企图设计出一个不断输出能量的系统，而这个系统不用供给能量，所以说这种永动机是不可能产生的。第二类永动机可能比较难理解，有些文章也说不清楚，下面我来具体分析一下卡诺循环热机和第二类永动机不能实现的原因。
卡诺循环热机的工作原理如图1所示，从高温热源T1吸热Q1，经过两个等温过程和两个绝热过程完成一个循环，向低温热源放热Q2，对外做轴功Ws。也就是说卡诺循环热机从高温热源吸热Q1，对外做功Ws，剩下的热量Q2放给低温热源。热机不可能把从高温吸收的热量Q1全部对外做功，必须向低温热源放出部分热量，才能使热机回到初始状态进行不断工作。
第二类永动机企图把从高温热源吸收的热量Q1全部对外做功，Q1＝Ws，不需要向低温热源放热，Q2＝0。第二类永动机的目的是不可能实现的，如果Q1全部对外做功，那么低温压缩过程就不能进行，工作介质就不能回到初始状态，热机就不能连续对外做功。第二类永动机违反了热力学第二定律。
图1 卡诺循环热机
我们把高温热源，低温热源，工质看成一个孤立体系，高温热源的熵变△SH＝Q1/T1为负，低温热源的熵变△SL＝Q2/T2为正，工质完成一个循环回到初始态，工质的熵变△SW＝0，孤立体系熵变：△S孤立＝△SH △SL △SW
图2 卡诺循环T－S图
1、如果卡诺循环是可逆热机12341循环，△S1＝-△S2＝S2-S1，△SH＝-△S1，△SL＝-△S2（注意符号正负），所以△S孤立＝△SH △SL 0＝0，可逆热机对外做最大功，可逆热机效率最高 η＝Ws/Q1＝1-T2/T1。
2、如果卡诺循环是不可逆热机125341循环，假如说绝热膨胀过程3-5是不可逆过程，不可逆绝热过程存在熵增S3-S2，则△S3＝S3-S1＞△S1（指绝对值），△S孤立＝△SH △SL 0＞0，不可逆热机向低温热源放出热量比可逆热机向低温热源放出热量多，Q3＝T2△S3＞Q2＝T2△S2（指绝对值），所以不可逆热机对外做功小于可逆热机对外做的功。
3、如果是第二类永动机，Q2＝0，△S2＝0，Q1＝Ws，△SH为负，△SL＝0，所以△S孤立＝△SH 0 0 ＜ 0，孤立体系的熵变不能小于零，所以第二类永动机违反了热力学第二定律，所以不能制造出来。
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