Ein gewisser Energieverlust in Form von Wärme geht immer mit der Umwandlung von Energie von einer Form in eine andere einher. Die Umwandlung von Energie ist ein thermodynamischer Prozess, und alle diese Prozesse werden von einer Nettozunahme begleitet in der Entropie des Systems durch Wärmeabfuhr.
Diese empirische Aussage wird zweiter Hauptsatz der Thermodynamik genannt. Es ist ein allgemeines Prinzip, das die Richtung der Energieübertragung in einem System einschränkt und die theoretisch maximale Energieabgabe definiert, die eine Wärmekraftmaschine für einen gegebenen Input erreichen kann. Dieser zweite Hauptsatz besagt, dass natürliche Prozesse in eine, irreversible Richtung laufen: die Richtung zunehmender Entropie. Jeder Prozess, der zu einer Abnahme der Entropie führt, muss die Zugabe von mehr Energie beinhalten als die maximal aus dem System extrahierbare Energie, was letztendlich zu einer Zunahme der Nettoentropie führt. Entropie ist definiert als Wärme pro gemeinsamer Systemtemperatur und hat für natürliche Prozesse immer ein festes Vorzeichen, das je nach Konvention variiert.
Dieser zweite Hauptsatz ist eng mit dem nullten Hauptsatz der Thermodynamik verwandt, der besagt, dass, wenn zwei Systeme mit einem dritten System im thermodynamischen Gleichgewicht sind, auch die ersten beiden Systeme im Gleichgewicht sein müssen. Das Gesetz verneint die Möglichkeit eines vollkommen effizienten Energieaustauschs, da immer ein Teil der Energie der Kopplung zwischen den beiden Energieaustauschsystemen geopfert werden muss.
