5. Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik

Der sog. 2. Hauptsatz der Thermodynamik (engl: second law of thermodynamics) ist die Grundlage für die Bewertung der verschiedenen Formen, in denen Energien auftreten können (Energieformen). Zusätzlich erlaubt er, die physikalischen (nicht technischen) Begrenzungen, die in Bezug auf ihre Umwandelbarkeit bestehen, aufzuzeigen. So kann z. B. mechanische Energie ohne eine prinzipielle Begrenzung in innere Energie umgewandelt werden, andererseits gibt es aber bestimmte Beschränkungen bzgl. der Umwandelbarkeit von innerer in mechanische Energie. Deshalb wird die mechanische Energie im Vergleich zur inneren Energie als „höherwertig“ angesehen. Um dies im konkreten Fall auch quantitativ ausdrücken zu können, müssen neue thermodynamische Größen eingeführt werden, die letztlich alle auf eine fundamentale Zustandsgröße zurückzuführen sind: die Entropie. Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik bilanziert diese Größe bzgl. offener und geschlossener Kontrollräume.

Um die Implikationen, die mit der zunächst sehr unanschaulichen Größe Entropie verbunden sind, besser zu verstehen und veranschaulichen zu können, wird die thermodynamische Gesamtenergie unter Gesichtspunkten des 2. Hauptsatzes in zwei komplementäre Anteile aufgeteilt, die Exergie und die Anergie (die in der Summe stets die Energie ergeben). Mit dieser Aufteilung gelingt es, Energie anschaulich zu bewerten und thermodynamische Prozesse besser zu verstehen.