Entropia S jest funkcją stanu, która jest tym większa, im stan układu jest bardziej prawdopodobny (bardziej chaotyczny). Z kolei prawdopodobieństwo znalezienia się układu w danym stanie jest tym większe, im więcej jest możliwych sposobów, na które określony stan może być osiągnięty. Ponieważ stan o wysokim stopniu nieuporządkowania można uzyskać na dużo więcej różnych sposobów niż stan uporządkowany, to jest on bardziej prawdopodobny od stanu uporządkowanego.
Entropia jest miarą nieuprządkowania stanu układu i wyraża się wzorem:
gdzie k to stała Boltzmana, k = 1,38 ⋅ 1023 J/K, Ω(E) – to funkcja, która każdej wartości energii wewnętrznej przyporządkowuje liczbę sposobów, na które stan odpowiadający tej energii może być osiągnięty.