Une certaine dissipation d'énergie sous forme de chaleur accompagne toujours la transformation d'énergie d'une forme à une autre. La transformation de l'énergie est un processus thermodynamique, et tous ces processus s'accompagnent d'une augmentation nette dans l'entropie du système par dissipation de chaleur.
Cette déclaration empirique est appelée la deuxième loi de la thermodynamique. C'est un principe général qui contraint la direction du transfert d'énergie dans un système et définit la puissance énergétique maximale théorique qu'un moteur thermique peut atteindre pour une entrée donnée. Cette deuxième loi affirme que les processus naturels se déroulent dans une direction irréversible : la direction de l'entropie croissante. Tout processus qui entraîne une diminution de l'entropie doit impliquer l'ajout de plus d'énergie que l'énergie maximale extractible du système, conduisant finalement à une augmentation nette de l'entropie. L'entropie est définie comme la chaleur par température du système commun et a toujours un signe fixe pour les processus naturels qui varie selon la convention.
Cette deuxième loi est étroitement liée à la loi zéro de la thermodynamique, qui stipule que si deux systèmes sont en équilibre thermodynamique avec un troisième système, les deux premiers systèmes doivent également être en équilibre. La loi nie la possibilité d'un échange d'énergie parfaitement efficace, car une certaine énergie doit toujours être sacrifiée au couplage entre les deux systèmes d'échange d'énergie.
