Selon la deuxième loi de la thermodynamique, l'énergie circule dans le sens d'un caractère aléatoire croissant. Ce caractère aléatoire est quantifié en tant qu'entropie, une valeur universelle qui augmente toujours en raison de la dissipation inévitable de l'énergie.
Chaque fois que l'énergie est transférée ou transformée dans un système ouvert, une partie de cette énergie est perdue sous forme de vibrations thermiques aléatoires appelées chaleur. À partir d'une quantité fixe d'énergie utile, la quantité totale d'énergie disponible pour effectuer le travail diminue jusqu'à ce que toute cette énergie se soit dissipée sous forme de chaleur. Même si cette énergie thermique résultante est piégée dans un système, il n'y a aucun moyen de la restaurer à son ancienne forme d'énergie utile sans dépenser plus que la quantité d'énergie d'origine.
En conséquence, l'énergie circule toujours des formes les plus complexes vers les moins complexes et des formes plus concentrées vers les moins concentrées. Le flux d'énergie thermique d'une température plus élevée à une température inférieure ou le flux d'énergie électrique d'un potentiel de tension plus élevé à un potentiel inférieur en sont deux illustrations. Même les réactions chimiques sont soumises à cette loi de la thermodynamique, dans laquelle l'énergie de liaison totale des réactifs d'une réaction spontanée est toujours inférieure à l'énergie de liaison des produits.
