1687年，牛顿出版了《自然科学数学原理》，奠定了经典力学的基石，开创了人类文明的科学时代。经典力学的科学发现，开启了机械技术的发明年代，触发了人类第一次工业革命。
18世纪中叶，水轮驱动的纺纱机在英国兰开夏郡问世，开启了英国的第一次工业革命。水轮动力的使用有悠久历史，如乡村用水轮舂米。机械也有很长历史，如东汉张衡制作的浑天仪，就是水力驱动齿轮传动的复杂仪器。但牛顿开创的微积分数学及其经典力学，无疑给古老的水动机械带来一个飞跃，一个机械工程的飞跃。
英国纺织革命开始没有多久，瓦特在1781年注册了蒸汽引擎的专利。英国兰开夏郡刚好也是盛产煤矿的地区，蒸汽引擎很快取代了水轮，英国的工业革命如虎添翼。英国工业革命既是机械工程的革命，也是煤炭能源的革命。机械摩擦产生热量。远古燧人氏就知道摩擦生热取火，那是技术进步。但是，在工业革命的时候，机械摩擦生热可是机械效率的拦路虎，困扰了很多科学家，对于热的研究有热子说热素说等等形而上学的思辨。而提高蒸汽机效率的研究，最终产生了科学的热力学。
1845年，焦耳发表了《机械等量的热》，数量化了机械能转变为热能的热能的，奠定了热力学的科学地位，确立了热力学第一定律：能量守恒定律。摩擦生热不是能量的消失，而是机械能变成了热能。这是理论解释，毕竟机械能变成热能也是机械效率是损失。这个机械效率的损失，导致热力学一个重要的概念的形成，那就是“熵”。熵就是说，对，摩擦生热能量没有丢失，能量是守恒的，只是机械能转变为了热能而已，但转变成的热能就很难再被人利用了。
由于热机工作比较复杂，对于不同条件下热力学第一定律的公式会有不同，因为热机设计会涉及到等压过程，等温过程，等容过程等等。而热能在这些表述中间，必须和温度这个可测量联系起来，这个把温度和热能联系起来的量被称为“熵”。具体的来说，就是一个体系的热量的增加，是这个体系熵的增加乘以温度。换句话说，一个体系增加的热量除以这个体系的温度就是这个体系熵的增加。热力学中甚至还有一个等温过程公式TS=（E-F），其中T为温度，S为熵，E是内能，F是自由能，这个公式是说，虽然系统有内能E,但是，你能用来开工厂或开汽车的能量只能是自由能F，还有一些能量是热能TS，无法变为机械能。
牛顿力学描述物体的宏观运动，用的是物体的质量和速度。比如说你开车开到每小时100公里。这是一个宏观运动。你一刹车，车停了，车原来的动量去了哪里了呢？变成刹车皮上的热量了。如果这个时候你有条件去摸摸刹车鼓，一定是烫手的，车鼓温度提高了。如果你忘了松手闸，你可以开车开到闻到刹车皮烧焦的味道。这些热量是很难被人利用的能量。就热力学第一定律来说，就是机械能转变为热能了。
工程师当然会设法珍惜这些热能，如果绿灯亮的时候，刹车鼓上的热能再变回机械能驱动汽车，让刹车鼓冷下去，那多好，不是能量守恒吗，不是热力学第一定律吗？两百多年以来，总是有人尝试，今天依然有人打这个主意。但这种尝试总是不如人意，总有一些热能无法完全变回机械能。
热能是可以测量的，温度也是可以测量的，而且，还有许多热力学实验确立的热力学公式可以进行计算，可以进行思考的纸面设计的试验，最终得出结论叫做热力学第二定律。
热力学第二定律也有不同表述，对于工程来说，可逆的过程熵是不变的，不可逆过程熵是增加的。如刹车以后不能把刹车鼓的热量变回机械能就是不可逆过程的例子，就是熵增的例子。这就是熵不减原理。一般人都习惯称为熵增原理，即熵只能不变，或增加，但不能减少。热力学第二定律的另一个表述就是，一个孤立的体系，熵是不减的。这里讲的孤立体系，是这样一个体系，它对外没有能量交换，也没有物质交换。
由于对于孤立平衡体系熵是恒定的，故熵不减原理比起熵增原理更精确一点。
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