Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret

Elektrongáz

Tartalomjegyzékhez < Világképem <  Leptonidőszak     

Modell egy fémben vagy plazmában lévő elektronokra, amelyeket olyan gázként képzelnek el, ami kölcsönhatásba lép a pozitív ionok egységes eloszlású hátterével, így biztosítva a rendszer elektromos semlegességét. Az elektrongázt elméletileg a klasszikus- vagy a kvantummechanikával és a gázok kinetikus elméletével elemzik. Az elektrongáz modell a fémek és a plazma sok tulajdonságát megmagyarázza kvalitatív és közelítően kvantitatív módon, de nem ad pontos kvantitatív képet, ahhoz figyelembe kellene venni a pozitív ionok mozgását is.

A fehér törpék esetében a gravitációs összehúzódást nem a felhevülő gáz sugárnyomása, hanem az elektronokból álló elfajult elektrongáz állítja meg. Az elfajult elektrongázra az jellemző, hogy a sűrűség növekedésével „felkeményedik”, nyomása igen nagy lesz.

Az elfajult anyagra nem érvényesek az ideális gáztörvények, nyomása tulajdonképpen csak sűrűségétől függ. A fehér törpe összepréselt anyagában az atommagok nagyon közel kerülnek egymáshoz, így kevesebb pálya alakulhat ki a magok körül, mint ahány elektron van (a klasszikus megközelítés szerint). Amikor az elektronok egy része betölti ezeket az energiaállapotokat, a Pauli-féle kizárási elv értelmében "minden férőhely elkelt". A maradék elektron kénytelen a már telített pályákon, az azokra jellemzőnél nagyobb energiával mozogni. Ekkor az ionizált anyag rendkívül nagy külső nyomásnak is ellenáll. Ezt nevezik az anyag elfajulásának, amely termonukleáris energiatermelő reakciók nélkül is ellenáll a külső rétegek nyomásának

Az elmélet szerint az elektronok fémionokkal ütközése a meghatározó esemény, így a két egymást követő ütközés között átlagosan eltelő idő a jellemző paraméter. Egy adott hőmérsékleten az elektronok sebessége az ekvipartíció törvényből számítható, ami a 3 szabadsági fokkal rendelkező részecskére 300 K hőmérsékleten 1,18.10⁵ m/s. Minthogy a hőmozgásban nincs kitüntetett irány, a sebességkomponensek átlaga bármilyen inercia-rendszerben zérus. Az elektronok hőmozgásának további jellegzetessége, hogy a közepes szabad úthossz hőmérsékletfüggetlen, hiszen a fémionok sűrűsége nem változik említésre méltó módon a hőmérséklettel.

Tartalomjegyzékhez < Világképem <  Leptonidőszak     

----------------

http://www.vilaglex.hu/Fizika/Html/ElektGaz.htm

http://iqdepo.hu/dimenzio/20/20-08-34.html