熱力學第二定律是獨立於熱力學第一定律的另一條基本規律。該定律不是由第一定律推演出來的，它涉及的問題不同於第一定律所涉及的範圍，它是第一定律的補充。（1）第一定律只指出了效率η≯100%，第二定律指出的是效率η≠100%，說明功可以全部變為熱，而熱量不能透過一迴圈全部變為功，即機械能和內能是有區別的。（2）第一定律指出了熱功等效和轉換關係，指出任何過程中能量必須守恆。而第二定律指出的是，並非所有的能量守恆過程都能實現，低溫熱源的熱量就不能自動地傳向高溫熱源，揭示了過程進行的方向和條件。（3）第一定律沒有溫度的概念，但第二定律中有了溫度的概念，提出了高溫熱源和低溫熱源的問題，提出了不同溫差下，相同熱量的效果是不一樣的，有必要加以區分。綜上所述，熱力學第二定律是描述熱量的傳遞方向的，其內容是：分子有規則運動的機械能可以完全轉化為分子無規則運動的熱能；熱能卻不能完全轉化為機械能。製冷裝置就是根據熱力學第二定律，用消耗機械能或熱能作為補償條件，把熱量從低溫熱源（需要製冷的場所）轉移到高溫熱源（如冷凝器中的冷卻水或空氣），從而達到製冷的目的。