O picătură de cerneală în apă se răspândește până când este distribuită uniform. Nu se reconcentrează niciodată spontan. Aceasta este entropia, o măsură a dezordinii sau a caracterului aleatoriu al unui sistem. A doua lege a termodinamicii afirmă că entropia totală a unui sistem izolat crește întotdeauna în timp. Energia se dispersează. Ordinea cedează locul dezordinii. Universul se îndreaptă spre echilibru.

Entropia este o funcție de stare termodinamică, de obicei notată cu S. Se măsoară în jouli pe kelvin. Variația de entropie, delta S, este pozitivă atunci când dezordinea crește. Topirea gheții crește entropia deoarece apa lichidă este mai dezordonată decât gheața solidă. Dizolvarea unei sări crește entropia deoarece ionii sunt mai dispersați. O reacție chimică care produce mai multe molecule de gaz decât consumă crește de obicei entropia.

Entropia nu se referă doar la dezordine. Este vorba despre numărul de moduri în care un sistem își poate aranja energia. Un sistem cu microstări mai accesibile are o entropie mai mare. Ecuația Boltzmann, S = k ln W, leagă entropia de numărul de microstări, W. Un cristal perfect ordonat la zero absolut are o singură microstare, deci entropia sa este zero. Aceasta este a treia lege a termodinamicii.

Entropia determină direcția schimbării spontane. O reacție este spontană dacă schimbarea energiei libere Gibbs, delta G = delta H - T delta S, este negativă. O reacție cu entalpie pozitivă poate fi totuși spontană dacă creșterea entropiei este suficient de mare. Entropia este motivul pentru care au loc unele reacții endoterme.