Doğada bazı süreçler gerçekleşirken, bazı olaylar gerçekleşmez. Örneğin gaz bulunduğu kabı doldurur, sıcak bir cisim soğur. Kimyasal reaksiyonlar ise bir yönde ilerlerler veya bir yöne doğru daha fazla eğilimlidir. Termodinamiğin birinci kanunu enerji değişimleri konusunda fikir vermesine karşın, toplam enerjinin izole olduğu bir sistemde hangi olayın kendiliğinden gerçekleşeceği konusunda herhangi bir şey söylemez.
Belki de ilgilenilen sistemin enerjisinin minimuma gittiği düşünülebilir. İlk olarak gerçek bir gazın kendiliğinden genleşmesi sırasında şu ana kadar iç enerjinin sabit kaldığı belirttik, ikinci olarak ise; sistemin enerjisi kendiliğinden gerçekleşen bir olayda azalıyorsa, çevrenin enerjisi aynı miktarda artmalıdır (Birinci kanuna göre).
Bir değişme meydana geldiğinde izole bir sistemin enerjisi sabit kalır fakat hangi şekilde sabit kalacaktır. Başka bir deyişle değişmenin yönü, enerjinin dağılımı ile ilişkili midir? Bu sorunun yanıtlanması gerekir.
Enerji dağılımının rolünü gösterebilmek için yerde sıçrayan bir topu düşünebiliriz. Burada top sistem, yeri ise çevre olarak düşünebiliriz. Top her sıçrayışında bir önce çıktığı yükseklikten daha az yüksekliğe sıçrar. Bu olayda kendiliğinden meydana gelen değişme topun gittikçe daha az sıçramasıdır. Top kinetik enerjisi yerdeki atomların termal hareketlerine dönüşür. Bununla beraber sıcak bir zemin üzerindeki topun kendiliğinden sıçramaya başladığını da gözlemlemeyiz. Böyle bir şey ancak çok özel bir durumda gerçekleşebilir. Birinci durumda yer ile karşılaştırıldığında küçük olan topun enerjisini bir yönden yere çarparak enerjisini transfer etmesi söz konusudur. Duran topun tekrar sıçrayabilmesi için ise yerdeki atomların aynı yönde hareket topa doğru hareket etmeleri gerekir ki bu olasılık olarak düşük bir ihtimaldir.
Joule's Mechanical Equivalent of Heat Apparatus
James Prescott Joule (1818 - 1889)