Капля чернил в воде растекается, пока не распределится равномерно. Она никогда не концентрируется самопроизвольно. Это энтропия, мера беспорядка или случайности системы. Второй закон термодинамики гласит, что полная энтропия изолированной системы всегда увеличивается со временем. Энергия рассеивается. Порядок уступает место беспорядку. Вселенная движется к равновесию.

Энтропия — это термодинамическая функция состояния, обычно обозначаемая буквой S. Она измеряется в джоулях на кельвин. Изменение энтропии, дельта S, положительно при увеличении степени разупорядоченности. Таяние льда увеличивает энтропию, потому что жидкая вода более разупорядочена, чем твердый лед. Растворение соли увеличивает энтропию, потому что ионы более рассеяны. Химическая реакция, в результате которой образуется больше молекул газа, чем потребляется, обычно увеличивает энтропию.

Энтропия — это не просто беспорядок. Это количество способов, которыми система может расположить свою энергию. Система с большим количеством доступных микросостояний имеет более высокую энтропию. Уравнение Больцмана, S = k ln W, связывает энтропию с числом микросостояний W. Идеально упорядоченный кристалл при абсолютном нуле имеет только одно микросостояние, поэтому его энтропия равна нулю. Это третий закон термодинамики.

Энтропия определяет направление самопроизвольных изменений. Реакция является самопроизвольной, если изменение свободной энергии Гиббса, ΔG = ΔH - T ΔS, отрицательно. Реакция с положительной энтальпией также может быть самопроизвольной, если увеличение энтропии достаточно велико. Энтропия является причиной возникновения некоторых эндотермических реакций.