A legfontosabb különbség a Debye és az Einstein-modell között az, hogy a Debye-modell az atomrács rezgéseit egy dobozban lévő fononként kezeli, míg az Einstein-modell a szilárd testeket annyi egyéni, nem kölcsönhatásban lévő kvantumharmonikus oszcillátorral kezeli.
A Debye-modell és az Einstein-modell kifejezéseket főként a fizikai kémiában használják a szilárd anyagok termodinamikai tulajdonságaira vonatkozóan. A Debye-modellt Peter Debye tudósról nevezték el 1912-ben. Az Einstein-modellt Einsteinről nevezték el, aki 1907-ben javasolta az eredeti elméletet.
Mi az a Debye-modell?
A Debye-modell egy Peter Debye tudós által kifejlesztett módszer, amellyel megbecsülheti a fononok hozzájárulását a szilárd test fajhőjéhez. Ez a kifejezés a szilárdtest-fizikai kémiában a termodinamika alá tartozik. A fonon úgy definiálható, mint a kondenzált anyagban (különösen szilárd és folyékony halmazállapotú) atomok vagy molekulák periodikus, rugalmas elrendezésében létrejövő kollektív gerjesztés. A fajhő ezzel szemben az anyag hőkapacitását jelöli, osztva az anyag tömegével (vagy az az energiamennyiség, amelyet hőként kell hozzáadni az anyag tömegének egy egységéhez. egy egységnyi hőmérséklet növelése).
A Debye-modell az Einstein-modelltől eltérően a szilárd testek atomrácsának rezgéseit egy dobozban lévő fononként kezeli. A modell pontosan meg tudja jósolni a hőkapacitás alacsony hőmérséklettől való függését, amely arányos T3 (a Debye T3 törvény).
01. ábra: Debye és Einstein modellek összehasonlítása
A Debye-modellt úgy írhatjuk le, mint a Planck-féle fekete test sugárzási törvényének szilárdtest-egyenértékét. A fekete test sugárzásának Planck törvénye az elektromágneses sugárzást fotongázként kezeli, de a Debye-modell az atomi rezgéseket egy dobozban lévő fononként kezeli.
Mi az Einstein-modell?
Az Einstein-modell egy Einstein által 1907-ben kidolgozott módszer, amely két feltevésen alapul: a szilárd rács minden egyes atomja független 3D kvantumharmonikus oszcillátorként működik, és minden atom azonos frekvenciával oszcillál. Ezért az Einstein-modell egy szilárd alapú módszer, amely ellentétes a Debye-modellel. Nagyon pontos az a feltételezés, hogy egy szilárd testnek független rezgései vannak. Ezek az oszcillációk hanghullámok vagy fononok, amelyek sok atomot magában foglaló kollektív módozatok. Az Einstein-modell szerint azonban minden atom függetlenül oszcillál.
02. ábra: Grafikon, amely az Einstein-modellt mutatja szilárd testre
Az Einstein-modell szerint megfigyelhetjük, hogy a szilárd test fajhője alacsony hőmérsékleten exponenciálisan gyorsan megközelíti a nullát. Ez azért történik, mert minden rezgésnek egy közös frekvenciája van. A helyes viselkedést később a Debye-modell az Einstein-modell módosításaként írta le.
Mi a különbség Debye és Einstein modell között?
Debye és Einstein modelljei termodinamikai fogalmak a fizikai kémiában. A Debye-modell és az Einstein-modell közötti fő különbség az, hogy a Debye-modell az atomrács rezgéseit egy dobozban lévő fononként kezeli, míg az Einstein-modell a szilárd testeket sok egyedi, nem kölcsönható kvantumharmonikus oszcillátorként kezeli.
Az alábbi infografika összefoglalja a Debye és az Einstein modell közötti különbséget.
Összefoglaló – Debye vs Einstein modell
Debye és Einstein modelljei termodinamikai fogalmak a fizikai kémiában. A Debye-modell és az Einstein-modell közötti fő különbség az, hogy a Debye-modell az atomrács rezgéseit fononként kezeli egy dobozban, míg az Einstein-modell a szilárd testeket sok egyedi, nem kölcsönható kvantumharmonikus oszcillátorként kezeli.
