De acordo com a segunda lei da termodinâmica, a energia flui na direção da aleatoriedade crescente. Essa aleatoriedade é quantificada como entropia, um valor universal que sempre aumenta devido à dissipação inevitável de energia.
Cada vez que a energia é transferida ou transformada em um sistema aberto, parte dessa energia é perdida na forma de vibrações térmicas aleatórias chamadas de calor. Começando com uma quantidade fixa de energia útil, a quantidade total de energia disponível para fazer o trabalho diminui até que, finalmente, toda essa energia tenha se dissipado como calor. Mesmo que essa energia de calor resultante fique presa em um sistema, não há como restaurá-la à sua forma anterior de energia útil sem gastar mais do que a quantidade original de energia.
Como resultado, a energia flui sempre das formas mais complexas para as menos complexas e das formas mais concentradas para as menos concentradas. O fluxo de energia térmica de uma temperatura mais alta para uma mais baixa ou o fluxo de energia elétrica de um potencial de tensão mais alta para uma mais baixa são ilustrações disso. Mesmo as reações químicas estão sujeitas a esta lei da termodinâmica, em que a energia de ligação total dos reagentes de uma reação espontânea é sempre menor do que a energia de ligação dos produtos.
