热力学第二定律的适用范围是有限宏观系统，即我们已观测到的物理学上的有限“宇宙”。对哲学上的整个宇宙是否成立尚无结论。

第二定律的发现者认为宇宙将走向“热寂”，这是将第二定律推广到整个哲学宇宙得出的结论，目前既不能证明，也不能证伪。

与第一定律不同，第二定律仅适用于宏观系统，即由大量微观粒子构成的热力学系统。第二定律在本质上是一种统计规律，对于由少数粒子构成的系统将不再成立。