2. Application du second principe aux machines thermiques. Optimisation et énergie utilisable
Sous le rapport du second principe, il faut souligner l'influence sur le progrès des machines de la formule de Carnot donnant le rendement optimal des cycles moteurs sous la forme η = (T2 − T1)/T2. Dans le cas de la machine à vapeur, la température T1 est celle du milieu ambiant. La seule possibilité est alors d'avoir recours à une source chaude dont la température T2 soit aussi élevée que possible, d'où le développement de la technique des chaudières à haute pression, d'après la loi de Clapeyron (cf. thermodynamique – Lois fondamentales, chap. 3).
Pour les cycles inverses, le rendement optimal est encore fourni par la formule de Carnot. On l'écrit :
En ce qui concerne les machines fonctionnant au moyen d'une seule source, appelées systèmes monothermiques, les moteurs à combustion interne par exemple, la formule des cycles ne convient pas comme base de comparaison. L'expression appropriée du travail utile optimal se déduit aussi du second principe, mais, cette fois, sous la forme du théorème de Maxwell-Gouy :
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