Η θερμοδυναμική εντροπία είναι ένα μέτρο του πόσο οργανωμένη ή αποδιοργανωμένη ενέργεια υπάρχει σε ένα σύστημα ατόμων ή μορίων. Μετριέται σε τζάουλ ενέργειας ανά μονάδα kelvin. Η εντροπία αποτελεί σημαντικό μέρος του τρίτου νόμου της θερμοδυναμικής.
Φανταστείτε ότι μια ομάδα μορίων έχει δέκα μονάδες ενέργειας. Αν η ενέργεια σε αυτά τα μόρια είναι τέλεια οργανωμένη, τότε τα μόρια μπορούν να κάνουν δέκα μονάδες έργου. Ωστόσο, αν η ενέργεια γίνει λιγότερο οργανωμένη (οπότε η εντροπία αυξάνεται), τα μόρια μπορεί να είναι σε θέση να εκτελέσουν μόνο έξι μονάδες έργου, παρόλο που εξακολουθούν να έχουν δέκα μονάδες ενέργειας μέσα τους.
Όταν η ολική εντροπία έχει επιτευχθεί, δεν υπάρχει άλλη ενέργεια για ξόδεμα. Ένα καλό παράδειγμα είναι ένα φλιτζάνι ζεστό τσάι. Το τσάι έχει πολλή ενέργεια σε σύγκριση με το δωμάτιο στο οποίο βρίσκεται. Με την πάροδο του χρόνου η θερμότητα του τσαγιού θα εξαπλωθεί στο δωμάτιο. Το τσάι θα γίνει πιο κρύο. Αυτό συμβαίνει επειδή η ενέργεια (θερμότητα) στο τσάι μετακινείται προς τον περιβάλλοντα χώρο. Μόλις το τσάι κρυώσει, δεν υπάρχει άλλη θερμότητα που μπορεί να διαδοθεί. Το τσάι έχει φτάσει στην ολική εντροπία.
Υπάρχουν δύο τύποι αυτών των "δωματίων": Ένα ανοικτό σύστημα και ένα κλειστό σύστημα. Ένα ανοικτό σύστημα σημαίνει ότι η ενέργεια (όπως η θερμότητα) μπορεί να εισέρχεται και να εξέρχεται ελεύθερα από το δωμάτιο. Ένα κλειστό σύστημα σημαίνει ότι το δωμάτιο είναι κλειστό από το εξωτερικό- καμία ενέργεια δεν μπορεί να εισέλθει ή να εξέλθει.
Στην περίπτωση του τσαγιού, το δωμάτιο ήταν ένα κλειστό σύστημα- καμία ενέργεια δεν μπορούσε να εισέλθει σε αυτό. Μπορούμε όμως να το κάνουμε και ανοιχτό σύστημα τοποθετώντας μια θερμάστρα στο δωμάτιο. Αν ανοίξουμε τη θερμάστρα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη θερμότητα από αυτήν για να ζεστάνουμε το φλιτζάνι τσάι. Νέα ενέργεια έχει εισέλθει στο δωμάτιο. Η εντροπία έχει έτσι μειωθεί. Η θερμότητα που πήγε από τη θερμάστρα στο τσάι μπορεί στη συνέχεια να μετακινηθεί ξανά στο δωμάτιο μέχρι να επιτευχθεί η συνολική εντροπία. Αυτός είναι ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής.
Ένα πραγματικό παράδειγμα ανοιχτού συστήματος είναι η Γη. Λαμβάνει πολλή ενέργεια από τον Ήλιο κάθε μέρα. Αυτό επιτρέπει στα φυτά να αναπτύσσονται και στο νερό να παραμένει υγρό. Αν αφαιρούσαμε τον Ήλιο, τα φυτά θα πέθαιναν και το νερό θα πάγωνε επειδή η επιφάνεια του πλανήτη μας θα ήταν πολύ κρύα.