Термодинамика и статистическая физика. Розман Г.А. - 138 стр.

                                                                138

                       ∂Е эл
                  C эл =     ~T ,                         (110)
                        ∂Т
что и подтверждает эксперимент.
     Так квантовая статистика объяснила парадокс с энергоемкостью
металлов.


             Парамагнетизм щелочных металлов

     Применим выводы о свойствах фермионного газа к объяснению
парамагнетизма щелочных металлов.
     Все вещества относительно их магнитных свойств делятся на три
класса: 1. Диамагнетики; 2. Парамагнетики; 3. Ферромагнетики. В дан-
ном вопросе остановимся лишь на парамагнитных свойствах вещества.
Эти свойства обусловлены отличными от нуля магнитными моментами
атомов, которые складываются из орбитальных и спиновых магнитных
моментов электронов электронных оболочек (магнитные моменты атом-
ных ядер в данном вопросе роли не играют). Если атомы содержат чет-
ное число электронов, то их спиновые магнитные моменты скомпенси-
рованы (см. курс “Квантовая механика”). Если же в электронной обо-
лочке находится нечетное число электронов, то результирующий спи-
новый магнитный момент не равен нулю. Так обстоит дело в атомах
щелочных элементов. При этом, когда атомы находятся в основном со-
стоянии, то их орбитальные моменты равны нулю. Действительно, в этом
состоянии орбитальное квантовой число у внешних электронов l=0,
поэтому и магнитное квантовой число m=0. При включении внешнего
магнитного поля спиновые магнитные моменты ориентируются по полю,
но тепловое движение нарушает их полную ориентацию. Теорию пара-
магнетизма (и классическую, и квантовую) построил голландский фи-
зик Пауль Ланжевен. Согласно выводам этой теории парамагнитные
свойства вещества должны зависеть от температуры образца. Однако
эксперимент показывает, что парамагнетизм щелочных металлов не за-
висит от температуры. Объяснение этому факту дала лишь квантовая
статистика, статистика Ферми – Дирака.
     Валентные электроны щелочных металлов слабо связаны с атом-
ным остовом (из-за экранировки поля ядра внутренними электронны-
ми оболочками), поэтому эти валентные электроны образуют “свобод-
ный” электронный газ. И именно его свойства должны описываться
квантовой статистикой Ферми – Дирака. Теорию этого явления пост-