Cтраница 3
Статистика Ферми прекрасно объясняет этот факт. Электронный газ находится в металлах в вырожденном или почти вырожденном состоянии. Но из уравнений ( 74 3) и ( 74 4) видно, что в состоянии вырождения вещество теряет свои термодинамические свойства. Действительно, оба эти уравнения не содержат никаких характерных для термодинамики величин, прежде всего температуры и энтропии. Но мы уже говорили в § 56, что энтропия является величиной, показывающей нам, насколько распространен в данной системе обмен энергией между теми частицами, из которых она состоит. Вырожденная система отличается от систем, находящихся в обычном состоянии, тем, что все энергетические уровни в ней заняты, свободных уровней нет. Следовательно, единственно возможный процесс в ней состоит в переходе одинаковых и потому неразличимых частиц между различными состояниями. Но наличие парадокса Гиббса показывает нам, что этот процесс не может изменить ни значения энтропии, ни других термодинамических функций системы. Мы знаем, что энтропия не должна изменяться при таких переходах. Поскольку, следовательно, единственно возможными ( без нарушения равновесия) процессами является обмен частиц между различными состояниями, без изменения числа частиц, находящихся в этих состояниях, энтропия системы изменяться не может, она является постоянной. Покажем, что при условии вырождения, когда все возможные энергетические ячейки полностью заняты частицами, то есть число мест в фазовом пространстве равно числу частиц, термодинамическая вероятность подобного состояния равна единице. [31]