Uma gota de tinta na água espalha-se até se distribuir uniformemente. Ela nunca se volta a concentrar espontaneamente. Isto é entropia, uma medida da desordem ou aleatoriedade de um sistema. A segunda lei da termodinâmica estabelece que a entropia total de um sistema isolado aumenta sempre com o tempo. A energia dispersa-se. A ordem dá lugar à desordem. O universo caminha para o equilíbrio.

A entropia é uma função de estado termodinâmica, geralmente representada por S. É medida em joules por kelvin. A variação de entropia, ΔS, é positiva quando a desordem aumenta. O degelo aumenta a entropia porque a água líquida é mais desordenada do que o gelo sólido. A dissolução de um sal aumenta a entropia porque os iões ficam mais dispersos. Uma reação química que produz mais moléculas de gás do que consome, geralmente aumenta a entropia.

A entropia não se resume à desordem. Diz respeito ao número de formas pelas quais um sistema pode organizar a sua energia. Um sistema com mais microestados acessíveis tem uma maior entropia. A equação de Boltzmann, S = k ln W, relaciona a entropia com o número de microestados, W. Um cristal perfeitamente ordenado no zero absoluto tem apenas um microestado, pelo que a sua entropia é nula. Esta é a terceira lei da termodinâmica.

A entropia determina a direção da mudança espontânea. Uma reacção é espontânea se a variação da energia livre de Gibbs, ΔG = ΔH - T ΔS, for negativa. Uma reacção com entalpia positiva pode ainda ser espontânea se o aumento de entropia for suficientemente grande. A entropia é a razão pela qual ocorrem algumas reações endotérmicas.