Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học, năng lượng chảy theo hướng tăng dần tính ngẫu nhiên. Tính ngẫu nhiên này được định lượng dưới dạng entropi, một giá trị phổ quát luôn tăng do sự tiêu tán năng lượng không thể tránh khỏi.
Mỗi khi năng lượng được truyền hoặc biến đổi trong một hệ thống mở, một phần năng lượng này bị mất đi dưới dạng dao động nhiệt ngẫu nhiên được gọi là nhiệt. Bắt đầu với một lượng năng lượng hữu ích cố định, tổng số năng lượng có sẵn để thực hiện công việc giảm dần cho đến khi tất cả năng lượng này tiêu tan dưới dạng nhiệt. Ngay cả khi nhiệt năng sinh ra này bị giữ lại trong một hệ thống, không có cách nào để khôi phục nó về dạng năng lượng hữu ích trước đây mà không tiêu tốn nhiều hơn lượng năng lượng ban đầu.
Kết quả là, năng lượng luôn chuyển từ dạng phức tạp hơn sang dạng ít phức tạp hơn và từ dạng cô đặc hơn sang dạng kém tập trung hơn. Dòng năng lượng nhiệt từ nhiệt độ cao hơn đến nhiệt độ thấp hơn hoặc dòng năng lượng điện từ hiệu điện thế cao hơn đến điện thế thấp hơn đều là minh họa cho điều này. Ngay cả các phản ứng hóa học cũng tuân theo định luật nhiệt động lực học này, trong đó tổng năng lượng liên kết của các chất phản ứng của một phản ứng tự phát luôn nhỏ hơn năng lượng liên kết của các sản phẩm.
