在索末菲模型中,证明有N个电子的金属中,自由电子气体在绝对零度时的动能为;由此导出压强P和体积弹性模量的
在索末菲模型中,证明有N个电子的金属中,自由电子气体在绝对零度时的动能为;由此导出压强P和体积弹性模量的表达式。求出锂(体心立方结构.品格常数为3.5)的体积弹性模量值,并与杨氏模量的量级1011N/m2比较。
自由电子气体在绝对零度下的能量就是动能,因为势能是不在自由电子气体模型的考虑范围之内的。假设电子的能态密度可以写为g(E)=c0E1/2,绝对零度下单位体积的动能为
因此总动能为。在非相对论情形下,压强与动能之间的关系总是服从
注意一般温度下,自由电子气体的动能与绝对零度下区别很小,因此自由电子气体中压强与体积的关系为
根据压强与体积的关系,可以推出体积弹性模量的表达式为
在金属锂的晶体中,价电子浓度n=2/a3=4.66×1022cm-3 ,因此其体积弹性模量为
金属锂纯粹靠金属键结合,是很软的晶体,因此其体弹性模量比一般过渡金属固体的杨氏模量的值1011N/m2要小几倍,这是合理的结果。