entropía de configuración

En mecánica estadística , la entropía de configuración es la parte de la entropía de un sistema relacionada con las posiciones discretas representativas de sus partículas constituyentes. Por ejemplo, puede referirse al número de maneras en que los átomos o moléculas se agrupan en una mezcla, aleación o vidrio, al número de conformaciones de una molécula o al número de configuraciones de espín en un imán. El nombre podría sugerir que se relaciona con todas las configuraciones posibles o posiciones de las partículas de un sistema, excluyendo la entropía de su velocidad o momento , pero este uso rara vez se da. ^{[ 1 ]}

Si todas las configuraciones tienen la misma ponderación o energía, la entropía configuracional viene dada por la fórmula de entropía de Boltzmann.

${\displaystyle S=k_{B}\,\ln W,}$

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 viene dada por

${\displaystyle S=-k_{B}\,\sum _{n=1}^{W}P_{n}\ln P_{n},}$

que en el límite de desorden perfecto (todos 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 llama fórmula de entropía de Gibbs y es análoga a la de la entropía de información de Shannon .

El campo matemático de la combinatoria , y en particular las matemáticas de combinaciones y permutaciones, es de suma importancia en el cálculo de la entropía configuracional. En concreto, este campo ofrece métodos formalizados para calcular el número de maneras de elegir u ordenar objetos discretos; en este caso, átomos o moléculas . Sin embargo, las posiciones de las moléculas no son estrictamente discretas por encima del nivel cuántico. Por lo tanto, se pueden utilizar diversas aproximaciones para discretizar un sistema y permitir un enfoque puramente combinatorio. Alternativamente, en algunos casos se pueden utilizar métodos integrales para trabajar directamente con funciones de posición continuas, lo que se suele denominar integral configuracional.

• Entropía conformacional
• Combinatoria
• fuerza entrópica
• Entropía de mezcla
• óxido de alta entropía
• Nanomecánica