Ved etableringen av statistisk mekanikk fikk termodynamikken et mer fundementalt grunnlagt. Det var opprinnelig basert på klassisk mekanikk som kunne beskrive bevegelsen til hver enkelt partikkel i systemet når kreftene mellom dem er kjent. Men det var først ved etableringen av kvantemekanikken at dette grunnlaget ble komplett og spesielt avgjørende for innholdet av den andre hovedsetningen.