Techniklexikon

Gasentartung

Thermodynamik und statistische Physik, durch Quanteneffekte bedingte Abweichung des Verhaltens eines Gases von den Voraussagen der klassischen Statistik. Im Falle der Gasentartung sind die Voraussetzungen der Boltzmann-Näherung nicht mehr erfüllt, und das Gas muss statt mit der Maxwell-Boltzmann-Statistik mit einer Quantenstatistik, d.h. bei Gasteilchen mit halbzahligem Spin mit der Fermi-Dirac-Statistik und bei Gasteilchen mit ganzzahligem Spin mit der Bose-Einstein-Statistik, beschrieben werden (Spin-Statistik-Theorem). Gasentartung tritt bei hohen Dichten bzw. bei niedrigen Temperaturen auf. Der Grad der Gasentartung kann durch Angabe der Entartungstemperatur  charakterisiert werden (m: Masse des Gasteilchens, V: Volumen, N: Teilchenzahl, k_B: Boltzmann-Konstante). Für  tritt starke Entartung ein, für  liegt der klassische Grenzfall (keine Entartung) vor.

Die meisten gewöhnlichen Gase kondensieren, bevor Gasentartung eintreten kann; nur bei den leichtesten Gasen Wasserstoff und Helium wird das Gebiet der Gasentartung erreicht. Ein weiteres Beispiel für ein stark entartetes Gas ist das Elektronengas der Leitungselektronen in Metallen (Elektronengasmodell, klassisches).