Mikroskooppiset lait voivat olla lähes ajankääntöinvariantteja, mutta makrotilat, joilla on valtava Ω, ovat ylivoimaisesti todennäköisempiä. Tämä tilastollinen epäsymmetria selittää makroskooppisen irreversiibelin suunnan.
Tiede jää mieleen, kun määritelmä yhdistyy johonkin mitattavaan tai havaittavaan.
Entropia yhdistää termodynamiikan mikroskooppisiin mahdollisuuksiin. Tilastollisesti S=k_B lnΩ, missä Ω on makrotilaan sopivien mikrotilojen määrä. Spontaanissa prosessissa eristetyn kokonaisuuden kokonaisentropia kasvaa tai reversiibelissä rajatapauksessa pysyy vakiona.
Sana “epäjärjestys” voi auttaa alkuun mutta on epätarkka. Entropia mittaa tilojen lukumäärää ja energian jakautumista. Hyvin järjestäytyneelläkin rakenteella voi olla suuri entropia, jos käytettävissä on paljon mikroskooppisia tiloja.
Reversiibelissä lämmönsiirrossa dS=δQ_rev/T. Sama lämpömäärä muuttaa entropiaa enemmän matalassa kuin korkeassa lämpötilassa. Reaalisessa irreversiibelissä prosessissa syntyy lisäksi entropiaa.
Eristetylle kokonaisuudelle ΔS_total≥0. Lämpö virtaa spontaanisti kuumasta kylmään, koska tällainen energian jakautuminen vastaa valtavasti suurempaa joukkoa mikrotiloja.
Kun ideaalikaasu saa käyttöönsä suuremman tilavuuden, molekyylien mahdolliset sijainnit lisääntyvät. Vapaassa laajenemisessa entropia voi kasvaa, vaikka Q=0 ja ideaalikaasun sisäinen energia ei muuttuisi.