Внутренняя энергия

равно сумме изменения ее внутренней энергии ∆U и работы А,

которую совершает сама система после передачи ей количества теплоты.
Q = ∆U + А (4)
Первое начало термодинамики – закон сохранения энергии применительно к тепловым процессам. Количество теплоты Q или энергия, переданная термодинамической системе, никуда не исчезает, а перераспределяется на изменение его внутренней энергии ∆U и на совершение системой работы А .
Однако, первое начало термодинамики не учитывает важного свойства тепловых процессов, т. к. не отражает строго определенную направленность тепловых процессов.

одном направлении – от более нагретого тела к менее нагретому

и никогда наоборот. При этом температура обоих тел со временем выравнивается.
Эта направленность процессов распространяется не только на тепловые процессы, но и на любые другие природные процессы. Например, если поместить в стакан с водой ложку с сахаром, то, в результате диффузии, сахар постепенно растворится в стакане с водой и концентрация сахара со временем во всем объеме воды тоже будет выравниваться. Но невозможно наблюдать обратный самопроизвольный процесс , когда– сахар из раствора сам по себе вновь соберется в ложку. Описанию этой природной закономерности посвящено второе начало термодинамики.

Второе начало термодинамики

в форме тепла от холодного тела к горячему.

Формулировка Клаузиуса

однородной температурой, не производя никаких других изменений в состоянии системы

(невозможно создать вечный двигатель второго рода).

Формулировка Томсона (Кельвина)