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在热力学第一定律问世后，人们认识到能量是不能被凭空制造出来的，所以第一类永动机被宣告破产，于是有人提出，设计一类装置，从海洋、大气乃至宇宙中吸取热能，并将这些热能作为驱动永动机转动和功输出的源头，这就是第二类永动机。

此时，牛顿经典力学的一些局限性也暴露了出来，比如牛顿经典力学认为力学过程是可逆的，可逆性是指时间反演，即过程按相反的顺序进行。在经典力学的运动方程中，把时间参量 t换成-t，就意味着过程按相反的顺序历经原来的一切状态，最后回到初始状态。

在1824年的时候，法国青年工程师卡诺就利用“永动机不可能实现的”观念研究了一种理想热机的效率,这种热机的循环过程叫做“卡诺循环”。由此提出了卡诺原理：不可逆热机的效率总是低于在同样两个热源间工作的可逆热机的效率，在两个热源间工作的一切可逆热机都具有相同的效率。

由此卡诺成为了带一个提出热功转换的人，卡诺定理也促成了热力学第一定律的诞生。