Il primo principio della termodinamica, o principio di conservazione dell'energia, stabilisce che nulla si crea e nulla si distrugge, ma tutto si trasforma, ovvero che l'energia cambia di forma ma si conserva sempre.
Il secondo principio della termodinamica afferma che mentre è possibile trasformare tutto il lavoro in calore, non è possibile trasformare tutto il calore in lavoro. Prendiamo il caso di una macchina termica come una locomotiva a vapore, che usa come combustibile il carbone. L'energia chimica immagazzinata nel carbone che brucia si trasforma in energia termica, cioè in calore. L'acqua contenuta nella caldaia della locomotiva, riscaldata dall'energia termica, produce vapore, la cui forza viene utilizzata per azionare le ruote (energia cinetica) e per fornire illuminazione al treno (energia elettrica). Una parte dell'energia termica generata dal carbone che brucia si disperde nell'aria circostante come calore, sia perché non viene utilizzata dal treno, sia per via degli attriti. Il secondo principio della termodinamica ci dice che quando una forma di energia si trasforma in un'altra ce n'è sempre una parte che si disperde come calore nell'ambiente e non può più essere utilizzata.

Questo ci spiega "perché -nelle parole di David Goodstein- la prima legge della termodinamica non ci sarà di grande aiuto quando il combustibile inizierà a scarseggiare". Come è nozione comune, una locomotiva può continuare a correre solo finché vi è combustibile.

Il principio di Carnot per il quale il calore passa sempre da un corpo a temperatura più alta ad uno a temperatura più bassa, rimane valido. Come abbiamo visto, spiegando il motore termico Carnot pensava che il "calorico", scorrendo da un livello di temperatura alto ad uno più basso, non cambiasse in valore ma in qualità. Effettivamente, l'energia non si crea né si distrugge ma si trasforma, cambia di qualità, e inevitabilmente alla fine delle trasformazioni si disperde come calore e non è più utilizzabile.