La energía calorífica que tiene un cuerpo depende del movimiento de las moléculas que lo forman. ¿Que pasa cuando se enfría un recipiente con agua? A medida que su temperatura (que es la medida del calor) desciende, las moléculas del agua van perdiendo la capacidad de moverse libremente y cuando se llega al estado sólido, la energía cinética de las moléculas es mínima. Por el contrario, si se aumenta la temperatura del agua (se le proporciona energía calorífica) sus moléculas se desplazan cada vez a mayores velocidades, hasta que su energía cinética es superior a las fuerzas de atracción que las mantiene unidas entre sí y adquieren la suficiente energía para desplazarse libremente y el agua pasa al estado gaseoso.
Cuanto más energía calorífica tenga un sistema, el grado de orden dentro del mismo es menor. En este contexto, el significado de la palabra orden es el mismo que se le da en el lenguaje común:
Cuando se dice que un armario está ordenado, inmediatamente surge en la mente un gabinete en el que los objetos guardan una relación de armonía entre sí. No están colocados al azar. La ropa está colocada en los cajones de tal manera que se encuentran solamente los calcetines, en otro solo camisas y así sucesivamente En cambio, en un armario desordenado, los objetos han sido colocados al azar, en un mismo compartimento hay medicamentos junto con camisas y calcetines.
Si fuera posible observar las moléculas de un cristal de hielo se apreciaría que, como no tienen mucha energía cinética, se encuentran ordenadas unas con respecto a otras. Aumentando la energía calorífica del cristal (aumentando su temperatura) las moléculas que forman el cristal adquieren energía cinética y en un momento determinado, cada partícula se mueve al azar y sin ninguna relación con otra. A mayor temperatura las moléculas pasan a un estado de mayor desorden.
Un ser vivo, como un árbol, es una estructura altamente ordenada en la que las moléculas que lo forman no se encuentran colocadas al azar, pero, si se quema, las cenizas y gases resultantes están constituidos por átomos que guardan muy poca relación entre sí. En este proceso, el orden interno se pierde para llegar a estructuras con un menor grado del mismo.
La energía calorífica está relacionada con el grado de orden de un sistema: cuanto más calor tenga mayor es su grado de desorden.
Ahora bien, si la energía calorífica del universo va en aumento, se concluye que el grado de desorden también se está incrementando.
Los fisicoquímicos han desarrollado una función que sirve para medir el grado de desorden (o de azar) en un sistema. A tal función se le conoce con el nombre de entropía (S). Y aunque no es posible calcular la cantidad absoluta de entropía que posee un sistema, sí es posible determinar su incremento ΔS.
Cuanto mayor es la entropía de un sistema, más grande es su nivel de azar o de desorden, y como este grado de desorden está relacionado con la energía calorífica, otra manera de expresar la segunda ley de la termodinámica es: “La entropía del Universo tiende a un máximo" (Fig. 1.9).