不可逆的な熱力学的プロセスを説明するために、科学者たちは熱力学第二法則を定式化した。熱力学第二法則は、宇宙で起こりうるプロセスと起こりえないプロセスを説明する。RJEクラウジウス(1822-1888)という科学者は、次のように述べている。
当然のことながら、熱は高温の物体から低温の物体へと移動します。当然のことながら、熱は低温の物体から高温の物体へと移動することはありません(熱力学第二法則―クラウジウスの法則)。
クラウジウスの法則は、熱力学第二法則の特殊な法則の一つです。この法則が特殊な法則と呼ばれるのは、熱伝達という一つの過程にのみ適用されるためです。この法則は他の過程には適用されないため、より一般的な法則が必要となります。熱力学第二法則の一般的な法則の導出は、熱機関の研究に基づいています。したがって、まずは熱機関の熱について考察します。
物体が垂直に上昇し、最高点に達した後、元の位置に向かって下降する様子を観察してみましょう。物体が垂直にhだけ上昇するとき、重力は変位とは逆方向になります。したがって、重力は物体に対して負の仕事をします。