Statement 1: Tidak ada satupun alat yang dapat beroperasi sedemikian rupa sehingga satu-satunya efek (bagi sistem dan sekelilingnya) adalah mengubah semua panas yang diserap oleh sistem menjadi kerja yang dilakukan oleh sistem. Statement 1a: Dalam satu proses siklis, tidak mungkin mengubah semua panas yang diserap oleh sistem menjadi kerja yang dilakukan oleh sistem.

Statement 2: Tidak ada satupun proses yang mungkin yang hanya terdiri dari pemidahan panas dari satu level temperatur ke level lain yang lebih tinggi.

Yang terjadi di dalam pembangkit tenaga uap adalah: 1.Air pada temperatur kamar dipompa ke dalam boiler bertekanan tinggi. 2.Panas dari bahan bakar ditransfer ke air dalam boiler sehingga air berubah menjadi uap bertekanan tinggi.. 3.Energi ditransfer sebagai shaft work dari uap ke sekeliling dengan menggunakan alat seperti turbin, dimana uap mengalami ekspansi sehingga tekanan dan temperaturnya turun. 4.Uap yang keluar dari turbin dikondensasikan dengan cara mentransfer panas ke sekeliling, sehingga terbentuk air yang selanjutnya dikembalikan lagi ke boiler, yang berarti prosesnya lengkap menjadi satu proses siklis.

Hukum I Termodinamika: (4.1) Efisiensi termal didefinisikan sebagai: (4.2) Dengan menggabung persamaan (4.1):

Siklus Carnot terdiri dari 4 langkah reversibel: 1.A  B : kompresin adiabatis hingga temperatur naik dari T C menjadi T H. 2.B  C : ekspansi isotermal sampai sebarang titik C dengan menyerap panas sebesar  Q H . 3.C  D : ekspansi adiabatis hingga temperatur turun menjadi T C. 4.D  A : kompresi isotermal hingga mencapai keadaan awal dengan cara melepaskan panas sebesar  Q C .

Langak B  C dan D  A adalah proses isotermal: dan Sehingga: (4.3)

Untuk proses adiabatis berlaku persamaan: Langak A  B adalah proses adiabatis: (4.4)

Langak C  D adalah proses adiabatis: (4.4) Ruas kiri pers. (4.3) dan (4.4) adalah sama sehingga: atau

Persamaan (4.3) menjadi Persamaan untuk efisiensi termal menjadi (4.5) (4.6)

Persamaan (4.4) dapat ditulis sebagai Jika referensi untuk panas adalah mesin (bukan reservoir), maka nilai QH adalah positif sementara QC adalah negatif. Oleh karenanya persmaan (If the heat quantities refer to the engine (4.7) menjadi: (4.7) (4.8)

Tiap siklus Carnot memiliki sepasang proses isotermal pada T H dan T C dengan panas yang menyertai adalah Q H dan Q C. Jika kurva adiabatis kecil sekali, atau dengan kata lain jarak antar dua proses isotermal menjadi infinitisimal, maka panas yang menyertai adalah dQ H dan dQ C. (4.9)

Entropy: (4.10) Dengan S t adalah entropy total dari sistem. Persamaan (4.10) dapat pula ditulis sebagai: (4.11) Untuk proses irreversibel: (4.12)

Hukum I Termodinamika untuk sistem homogen tertutup Untuk proses reversibel: Untuk sistem yang terdiri dari n mol: (4.13a) (4.13)

Definisi: (4.14) Deferensiasi pers. (4.14): (4.15)

Definisi: (4.16) Deferensiasi pers. (4.16): (4.17)

Definisi: (4.18) Deferensiasi pers. (4.18): (4.19)

(4.13) (4.15) (4.17) (4.19)

Jika F = F(x, y) maka diferensial total dari F adalah: dengan dan

Diferensiasi lebih lanjut Jadi dari persamaan: (4.20) Akan diperoleh: (4.21)

Dari persamaan (4.13), (4.15), (4.17), dan (4.19) dapat diperoleh: (4.22) (4.23) (4.24) (4.25)