En mecánica estadística , la entropía de configuración es la parte de la entropía de un sistema que está relacionada con las posiciones representativas discretas de sus partículas constituyentes. Por ejemplo, puede referirse a la cantidad de formas en que los átomos o moléculas se agrupan en una mezcla, aleación o vidrio, la cantidad de conformaciones de una molécula o la cantidad de configuraciones de espín en un imán. El nombre podría sugerir que se relaciona con todas las posibles configuraciones o posiciones de partículas de un sistema, excluyendo la entropía de su velocidad o momento , pero ese uso ocurre raramente. [1]
Si todas las configuraciones tienen la misma ponderación o energía, la entropía configuracional viene dada por la fórmula de entropía de Boltzmann.
donde k B es la constante de Boltzmann y W es el número de configuraciones posibles. En una formulación más general, si un sistema puede estar en estados n con probabilidades P n , la entropía configuracional del sistema está dada por
que en el límite de desorden perfecto (todos los P n = 1/ W ) conduce a la fórmula de Boltzmann, mientras que en el límite opuesto (una configuración con probabilidad 1), la entropía se anula. Esta formulación se denomina fórmula de entropía de Gibbs y es análoga a la de la entropía de la información de Shannon .
El campo matemático de la combinatoria , y en particular las matemáticas de combinaciones y permutaciones, es muy importante en el cálculo de la entropía configuracional. En particular, este campo de las matemáticas ofrece enfoques formalizados para calcular el número de formas de elegir u organizar objetos discretos; en este caso, átomos o moléculas . Sin embargo, es importante señalar que las posiciones de las moléculas no son estrictamente hablando discretas por encima del nivel cuántico. Por lo tanto, se puede utilizar una variedad de aproximaciones para discretizar un sistema que permitan un enfoque puramente combinatorio. Alternativamente, se pueden utilizar métodos integrales en algunos casos para trabajar directamente con funciones de posición continuas, generalmente denotadas como una integral configuracional.
