पानी में स्याही की एक बूंद तब तक फैलती है जब तक वह समान रूप से वितरित न हो जाए। यह कभी भी स्वतः वापस केंद्रित नहीं होती। यही एन्ट्रॉपी है, जो किसी प्रणाली की अव्यवस्था या यादृच्छिकता का माप है। ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम कहता है कि एक पृथक प्रणाली की कुल एन्ट्रॉपी समय के साथ हमेशा बढ़ती है। ऊर्जा विक्षेपित होती है। व्यवस्था अव्यवस्था में परिवर्तित होती है। ब्रह्मांड संतुलन की ओर अग्रसर होता है।

एन्ट्रॉपी एक ऊष्मागतिक अवस्था फलन है, जिसे आमतौर पर S से दर्शाया जाता है। इसे जूल प्रति केल्विन में मापा जाता है। अव्यवस्था बढ़ने पर एन्ट्रॉपी में परिवर्तन, डेल्टा S, धनात्मक होता है। बर्फ पिघलने से एन्ट्रॉपी बढ़ती है क्योंकि तरल जल ठोस बर्फ की तुलना में अधिक अव्यवस्थित होता है। नमक घुलने से एन्ट्रॉपी बढ़ती है क्योंकि आयन अधिक विक्षेपित होते हैं। एक रासायनिक अभिक्रिया जिसमें खपत से अधिक गैस अणु उत्पन्न होते हैं, आमतौर पर एन्ट्रॉपी को बढ़ाती है।

एन्ट्रॉपी केवल अव्यवस्था से संबंधित नहीं है। यह इस बात से संबंधित है कि कोई प्रणाली अपनी ऊर्जा को कितने तरीकों से व्यवस्थित कर सकती है। अधिक सुलभ सूक्ष्म अवस्थाओं वाली प्रणाली की एन्ट्रॉपी अधिक होती है। बोल्ट्ज़मैन समीकरण, S = k ln W, एन्ट्रॉपी को सूक्ष्म अवस्थाओं की संख्या, W से संबंधित करता है। पूर्णतः शून्य तापमान पर एक पूर्णतः व्यवस्थित क्रिस्टल में केवल एक सूक्ष्म अवस्था होती है, इसलिए इसकी एन्ट्रॉपी शून्य होती है। यही ऊष्मागतिकी का तीसरा नियम है।

एन्ट्रॉपी स्वतःस्फूर्त परिवर्तन की दिशा निर्धारित करती है। कोई अभिक्रिया स्वतःस्फूर्त होती है यदि गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन, डेल्टा G = डेल्टा H - T डेल्टा S, ऋणात्मक हो। धनात्मक एन्थैल्पी वाली अभिक्रिया भी स्वतःस्फूर्त हो सकती है यदि एन्ट्रॉपी में वृद्धि पर्याप्त हो। एन्ट्रॉपी ही कुछ ऊष्माशोषी अभिक्रियाओं के घटित होने का कारण है।