热泵把低温环境的热量转移到高温区域：热力学第二定律限制能量转化的可能方向

热力学第二定律限制能量转化的可能方向。熵是描述系统状态的重要热力学函数。孤立系统的总熵在自发过程中不会减少。局部熵减可以通过向外界输出熵实现。生命维持局部有序并不违背热力学规律。可逆过程是无限接近平衡的理想化过程。摩擦与有限温差传热会造成熵的产生。卡诺循环由两个等温和两个绝热过程组成。

化学平衡对应适当条件下自由能的极小状态。化学势描述组分加入系统所引起的自由能变化。相平衡要求各相中相关组分化学势相等。固体具有相对稳定的形状和体积特征。液体通常保持一定体积而随容器改变形状。气体能够扩展并占据容器可利用的空间。等离子体含有一定数量自由带电粒子。熔化是物质从固态转变为液态的过程。

蒸发是液体从表面转变为气体的过程。液体未达到沸点时也可以持续发生蒸发。蒸发速度受到温度风速和湿度等因素影响。表面积增大通常有利于液体与空气接触。衣服展开晾晒能够增加水分散失的面积。湿衣叠成多层时内部水分较难快速蒸发。风吹过湿表面会带走附近较湿的空气。高湿空气可能减慢物体表面水分散失。

卡诺效率只由高低温热源的绝对温度决定。实际热机的效率低于对应的理想可逆热机。热机不可能把单一热源吸热全部变为净功。制冷机需要外界做功以持续搬运热量。热泵把低温环境的热量转移到高温区域。热泵供热量可以大于其消耗的电能。自由能有助于判断给定条件下过程的方向。吉布斯自由能常用于恒温恒压体系分析。