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Primer intento de comprender el principio de entropía, formulado por N. L. Carnot (1796-1832), llamado «Sadi» como el poeta persa medieval, consistente en relacionar la cantidad de calor y la pérdida de calor con el trabajo mecánico que puede realizar una máquina. La contribución de Carnot fue decisiva en la formación del llamado segundo principio de la termodinámica. Si bien fue Joule quien invalidó la antigua teoría del «calórico» (hipotético fluido que transportaba el calor de unos cuerpos a otros) al demostrar la posibilidad de transformar calor en trabajo y viceversa, fue Carnot quien estableció las bases del segundo principio de la termodinámica (formulado por Clausius), que establece la imposibilidad de llevar a cabo una transformación de calor en trabajo si no se dispone de dos sistemas que se hallen regidos por la diferencia, que en el ámbito de la termodinámica significa un distinto nivel de temperatura. Este proceso (paso del calor del sistema más caliente al sistema más frío) es irreversible, señalando, por primera vez en la física un proceso que no puede invertirse temporalmente. De ahí se ha inferido que dicho segundo principio expresa el paso o la «flecha» del tiempo. Por esta razón Bergson llamaba a dicho principio «la más metafísica de las leyes de la física». Además, puesto que en la transferencia de calor del cuerpo más caliente al más frío éste eleva su temperatura, el calor nunca podrá transformarse en su totalidad en trabajo, razón por la que existe una necesaria degradación de la energía, de la que da cuenta la llamada entropía, que expresa la relación entre la variación de calor y la temperatura absoluta del sistema.
Los otros dos principios de la termodinámica son los siguientes: el primero establece el equivalente mecánico del calor, y sustenta que una caloría transformada equivale siempre a una idéntica cantidad de trabajo realizado, cuyo valor es de 4,18 julios. El tercer principio, también llamado principio de Nernst, señala que, en las proximidades del cero absoluto, las propiedades de los cuerpos son independientes de la temperatura, incluidas aquellas que, en otras condiciones dependen de esta.