不同形式的能量间通常能透过工具的辅助而彼此转换,例如电池能把化学能转换成电能;水坝能把重力位能转换成动能并最终透过发电机转换成电能。相同的,在氧化反应的例子里,化学能转换成动能和热能(有时包括光能和声能)。钟摆也是一例。钟摆在最高点的动能为零而重力位能为最大值,但是在最低点的动能为最大值而重力位能为最小。假设钟摆机件间没有任何摩擦力,则能量之间的转换是完美的,所以钟摆将永远摆荡下去。
将能量转换成有用的功是热力学的重要课题。在大自然界里,能量的转换可以分成两类:可逆的与不可逆的。可逆的热力学过程不会有能量的损耗。例如,不同位能形式之间的转换是可逆的,例如前文所提到的钟摆运动。而当一个过程中有热产生的时候,一部分的能量将不能完全恢复成可利用的能量,此时便归类不可逆。
随着宇宙的演化,越来越多的能量被困在不可逆的状态里(如热或其他无序的能量形式),这就是热寂理论。热寂理论是猜想宇宙最终命运的一种假说。根据热力学第二定律,作为一个独立系统,宇宙的熵会随着时间的流逝而增加,由有序走向无序,当宇宙的熵达到最大值时,宇宙中的其他有效能量已经全数转化为热能,所有物质温度达到热平衡。这种状态称为热寂。这样的宇宙中再也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。