Una certa dissipazione di energia sotto forma di calore accompagna sempre la trasformazione di energia da una forma all'altra. La trasformazione dell'energia è un processo termodinamico e tutti questi processi sono accompagnati da un aumento netto nell'entropia del sistema attraverso la dissipazione del calore.
Questa affermazione empirica è chiamata la seconda legge della termodinamica. È un principio generale che vincola la direzione del trasferimento di energia in un sistema e definisce la massima energia teorica che un motore termico può ottenere per un dato input. Questa seconda legge asserisce che i processi naturali hanno una direzione irreversibile: la direzione di aumentare l'entropia. Qualsiasi processo che si traduca in una diminuzione dell'entropia deve comportare l'aggiunta di più energia rispetto alla massima energia estraibile dal sistema, portando infine a un aumento di entropia netta. L'entropia è definita come calore per la temperatura del sistema comune e ha sempre un segno fisso per i processi naturali che varia in base alla convenzione.
Questa seconda legge è strettamente correlata alla legge zeroth della termodinamica, che afferma che se due sistemi sono in equilibrio termodinamico con un terzo sistema, anche i primi due sistemi devono essere in equilibrio. La legge nega la possibilità di uno scambio di energia perfettamente efficiente, dal momento che alcune energie devono essere sempre sacrificate all'accoppiamento tra i due sistemi che scambiano energia.
