Drugą zasadę termodynamiki można sformułować na wiele różnych sposobów. Jednak najogólniejszą jej postacią jest definicja wykorzystująca pojęcie entropii (S). W tym ujęciu druga zasada termodynamiki głosi, że możliwe są tylko takie procesy termodynamiczne, w których zmiana entropii jest większa, bądź równa zero:
\( \Delta S \ge 0\)
Entropia nie zmienia się tylko w procesach odwracalnych, natomiast w procesach nieodwracalnych zawsze wzrasta. Niemożliwe więc są procesy, w których wartość entropii maleje.
Entropia jest pewną matematyczną funkcją stanu układu termodynamicznego, której wartości nie można w żaden sposób obliczyć. Możliwe jest jedynie obliczenie zmiany tej wielkości, która z definicji jest równa ilorazowi ciepła (Q), które układ wymienia z otoczeniem, do temperatury (T), w której ten proces się odbywa:
\( \Delta S= \frac{Q}{T} \)
Jednostką entropii jest dżul na kelwin (1J/K).
Z przytoczonej definicji drugiej zasady termodynamiki wynika szereg wniosków, które mogą i są często traktowane jako inne wersje tej zasady.
Poniżej przedstawiono dwie z nich:
1. Niemożliwy jest proces samorzutnego (tj. bez wykonywania pracy) przepływu energii w formie ciepła, który zachodzi w kierunku od ciała o niższej temperaturze do ciała o temperaturze wyższej.
2. Układ nie może zamienić całego pobranego ciepła na pracę mechaniczną, czyli niemożliwa jest budowa perpetum mobile drugiego rodzaju.