Sự tiêu tán năng lượng nào đó dưới dạng nhiệt luôn đi kèm với sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Sự chuyển hóa năng lượng là một quá trình nhiệt động lực học và tất cả các quá trình đó đều đi kèm với sự gia tăng thuần trong entropi của hệ thống thông qua sự tản nhiệt.
Phát biểu thực nghiệm này được gọi là định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Đó là một nguyên tắc chung hạn chế hướng truyền năng lượng trong một hệ thống và xác định sản lượng năng lượng tối đa theo lý thuyết mà động cơ nhiệt có thể đạt được cho một đầu vào nhất định. Định luật thứ hai này khẳng định rằng các quá trình tự nhiên chạy theo một hướng không thể đảo ngược: hướng tăng entropi. Bất kỳ quá trình nào dẫn đến giảm entropi phải liên quan đến việc bổ sung nhiều năng lượng hơn năng lượng tối đa có thể trích xuất từ hệ thống, cuối cùng dẫn đến tăng entropy ròng. Entropy được định nghĩa là nhiệt trên nhiệt độ chung của hệ thống và luôn có một dấu hiệu cố định cho các quá trình tự nhiên thay đổi theo quy ước.
Định luật thứ hai này liên quan chặt chẽ với định luật 0 của nhiệt động lực học, định luật này nói rằng nếu hai hệ ở trạng thái cân bằng nhiệt động lực học với hệ thứ ba, thì hai hệ đầu tiên cũng phải ở trạng thái cân bằng. Luật phủ nhận khả năng trao đổi năng lượng hoàn toàn hiệu quả, vì luôn phải hy sinh một số năng lượng cho sự kết hợp giữa hai hệ thống trao đổi năng lượng.
