Ključna razlika med Debyevim in Einsteinovim modelom je v tem, da Debyejev model obravnava vibracije atomske mreže kot fonone v škatli, medtem ko Einsteinov model obravnava trdne snovi kot številne posamezne kvantne harmonične oscilatorje, ki medsebojno delujejo.
Izraza Debyejev model in Einsteinov model se uporabljata predvsem v fizikalni kemiji, kar zadeva termodinamične lastnosti trdnih snovi. Debyejev model je bil poimenovan po znanstveniku Petru Debyeju leta 1912. Einsteinov model je bil poimenovan po Einsteinu, ki je prvotno teorijo predlagal leta 1907.
Kaj je model Debye?
Debyejev model je metoda, ki jo je razvil znanstvenik Peter Debye za oceno prispevka fononov k specifični toploti v trdni snovi. Ta izraz spada pod termodinamiko v fizikalni kemiji trdne snovi. Fonon lahko definiramo kot kolektivno vzbujanje v periodični, elastični razporeditvi atomov ali molekul v kondenzirani snovi (posebej v trdnem in tekočem stanju). Izraz specifična toplota se po drugi strani nanaša na toplotno kapaciteto snovi, deljeno z maso snovi (ali je količina energije, ki jo je treba kot toploto dodati eni enoti mase snovi v povečajte eno enoto temperature).
Debyejev model za razliko od Einsteinovega modela obravnava vibracije atomske mreže trdne snovi kot fonone v škatli. Model lahko natančno napove nizkotemperaturno odvisnost toplotne kapacitete, ki je sorazmerna s T3 (Debyejev T3 zakon).
Slika 01: Primerjava Debyejevega in Einsteinovega modela
Model Debye lahko opišemo kot polprevodniški ekvivalent Planckovemu zakonu sevanja črnega telesa. Planckov zakon sevanja črnega telesa obravnava elektromagnetno sevanje kot fotonski plin, Debyejev model pa obravnava atomske vibracije kot fonone v škatli.
Kaj je Einsteinov model?
Einsteinov model je metoda, ki jo je razvil Einstein leta 1907 in temelji na dveh predpostavkah: vsak atom v trdni mreži deluje kot neodvisen 3D kvantni harmonični oscilator in vsi atomi nihajo z enako frekvenco. Zato je Einsteinov model trdna metoda, ki je nasprotna Debyejevemu modelu. Predpostavka, da ima trdno telo neodvisna nihanja, je zelo točna. Ta nihanja so zvočni valovi ali fononi, ki so skupni načini, ki vključujejo veliko atomov. Vendar pa po Einsteinovem modelu vsak atom niha neodvisno.
Slika 02: Graf, ki prikazuje Einsteinov model za trdno telo
V skladu z Einsteinovim modelom lahko opazimo, da se specifična toplota trdne snovi pri nizkih temperaturah eksponentno hitro približuje ničli. To se zgodi, ker imajo vsa nihanja eno skupno frekvenco. Pravilno vedenje je bilo kasneje opisano v Debyejevem modelu kot modifikacija Einsteinovega modela.
Kakšna je razlika med Debyejevim in Einsteinovim modelom?
Debyejev in Einsteinov model sta termodinamična pojma v fizikalni kemiji. Ključna razlika med Debyevim in Einsteinovim modelom je v tem, da Debyejev model obravnava vibracije atomske mreže kot fonone v škatli, medtem ko Einsteinov model obravnava trdne snovi kot številne posamezne, medsebojno delujoče kvantne harmonične oscilatorje.
Spodnja infografika povzema razliko med Debyejevim in Einsteinovim modelom.
Povzetek – Debye proti Einsteinovemu modelu
Debyejev in Einsteinov model sta termodinamična pojma v fizikalni kemiji. Ključna razlika med Debyevim in Einsteinovim modelom je v tem, da Debyejev model obravnava vibracije atomske mreže kot fonone v škatli, medtem ko Einsteinov model obravnava trdne snovi kot številne posamezne kvantne harmonične oscilatorje, ki nimajo interakcije.
