热力学第二定律是热力学的四条基本定律之一，表述热力学过程的不可逆性——孤立系统自发地朝着热力学平衡方向──最大熵状态──演化，同样地，第二类永动机永不可能实现。
涨落定理是统计力学中的一个定理，用来处理远离热力学平衡之下，系统的熵会在某一定时间中增加或减少的相对几率。热力学第二定律预测一独立系统的熵应该趋向增加，直到其达到平衡为止，但在统计力学被发现之后，物理学家了解到第二定律只是统计上的一种行为，因此应该总是有一些几率会使得独立系统的熵会自发性地减少；涨落定理准确地量化了此几率。
余熵是处于非热力学平衡的物质与其处于完整晶体状态的物质在温度趋近于绝对零度时熵的差值。这一概念在凝聚体物理学领域主要用来描述玻璃态非晶体及塑性晶体与完整晶体相比在绝对零度时的熵，而完整晶体的熵根据热力学第三定律在绝对零度时为零。当物质冷却时有多种状态时，这一概念会被常常用到。最为常见的非平衡状态为玻璃态。
催化剂旧称触媒，是能通过提供另一活化能较低的反应途径而加快反应速率，而本身的质量、组成和化学性质在参加化学反应前后保持不变的物质。例如二氧化锰可以作为过氧化氢分解的催化剂又如在生物体系中，酶和具有催化活性的RNA，均为一种催化剂。催化剂不能改变热力学平衡，只能影响反应过程达到平衡的速度。
玻尔兹曼方程或玻尔兹曼输运方程是由路德维希·玻尔兹曼于1872年提出的一个方程，用于描述非热力学平衡状态热力学系统的统计行为。具有温度梯度的流体即为这类系统的一个经典的例子：构成流体的微粒在系统中通过随机而具有偏向性的运动让热能从较热的区域流向较冷的区域，而这一过程可用玻尔兹曼方程来描述。在现今的论文中，“玻尔兹曼方程”这个术语常被用于更一般的意义上，它可以是任何涉及描述热力学系统中宏观量的变化的动力学方程。
在热力学中，可逆过程是指热力学系统的某些属性能够在无能量损失或耗散的情形下通过无穷小的变化实现反转的热力学过程。如果这一过程是一个热力学循环，则这种循环称为可逆循环。由于这些变化都是无穷小的，热力学系统在整个过程中都处于热力学平衡。由于在理论上这种过程所需时间为无穷大，完全理论意义上的可逆过程在实际中是不可能实现的。不过，如果系统对所发生变化的反应速度远远大于变化本身，过程中微小的不可逆性则可以忽略，因而理论上经常把无摩擦的准静态过程看作可逆过程。在可逆循环中，系统和其外界环境在每一次循环结束时都保持完全相同的状态。
涨落定理是统计力学中的一个定理，用来处理远离热力学平衡之下，系统的熵会在某一定时间中增加或减少的相对几率。热力学第二定律预测一独立系统的熵应该趋向增加，直到其达到平衡为止，但在统计力学被发现之后，物理学家了解到第二定律只是统计上的一种行为，因此应该总是有一些几率会使得独立系统的熵会自发性地减少；涨落定理准确地量化了此几率。
耗散系统是指远离热力学平衡状态的开放系统，此系统和外环境交换能量、物质和熵而继续维持平衡，对这种结构的研究，解释了自然界许多以前无法解释的现象。
在热力学中，可逆过程是指热力学系统的某些属性能够在无能量损失或耗散的情形下通过无穷小的变化实现反转的热力学过程。如果这一过程是一个热力学循环，则这种循环称为可逆循环。由于这些变化都是无穷小的，热力学系统在整个过程中都处于热力学平衡。由于在理论上这种过程所需时间为无穷大，完全理论意义上的可逆过程在实际中是不可能实现的。不过，如果系统对所发生变化的反应速度远远大于变化本身，过程中微小的不可逆性则可以忽略，因而理论上经常把无摩擦的准静态过程看作可逆过程。在可逆循环中，系统和其外界环境在每一次循环结束时都保持完全相同的状态。
耗散系统是指远离热力学平衡状态的开放系统，此系统和外环境交换能量、物质和熵而继续维持平衡，对这种结构的研究，解释了自然界许多以前无法解释的现象。
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