Электронный газ в металле. Внутренняя энергия и теплоёмкость электронного газа

В качестве примера газа, состоящего из фермионов, рассмотрим электронный газ в металле. Предположим, что при образовании кристалла все атомы ионизируются однократно, так что число свободных электронов N равно числу атомов металла. Силы кулоновского отталкивания, действующие между свободными электронами, скомпенсированы силами их притяжения к ионам кристаллической решётки. Это позволяет считать, что электрон металла обладает, главным образом, энергией поступательного движения . Поэтому совокупность свободных электронов металла можно рассматривать как идеальный ферми-газ. (Предположение об идеальности такого газа и вытекающие из него результаты подтверждаются экспериментально).