Rudolf Clausius w swoim artykule „On the Moving Force of Heat, and the Laws regarding the Nature of Heat itself which are deducible therefrom” z 1851 roku potwierdził dwie teorie: energia wewnętrzna jest zachowana (pierwsza zasada termodynamiki), określona jako ciepło przepływa w sposób naturalny z ciała cieplejszego do chłodniejszego (bez określenia ilościowego)
Po przedstawieniu cyklu Carnota rozszerzonego o trzecie ciało (gaz doskonały), które odpowiada za transport ciepła pomiędzy dwoma zbiornikami, Clausius zauważył, że w przypadku silników odwracalnych iloraz ciepła dostarczonego do odprowadzonego był stale równe ilorazowi temperatur bezwzględnych cieplejszego i chłodniejszego zbiornika:
co po przekształceniu dało:
Clausius następnie zbadał silniki nieodwracalne i stwierdził, że powyższa relacja nie zachodzi, np. gdy następuje przepływ ciepła z ciała o temperaturze do ciała o temperaturze , to:
To oznacza, że dla procesu nieodwracalnego, iloraz ciepła do temperatury bezwzględnej wzrasta w kierunku naturalnego przepływu ciepła.