Avainero Debyen ja Einsteinin mallin välillä on se, että Debye-malli käsittelee atomihilan värähtelyjä laatikossa olevina fononeina, kun taas Einsteinin malli käsittelee kiinteitä aineita yhtä montaa yksittäistä, ei-vuorovaikutteista kvanttiharmonista oskillaattoria.
Termejä Debye-malli ja Einstein-malli käytetään pääasiassa fysikaalisessa kemiassa koskien kiinteiden aineiden termodynaamisia ominaisuuksia. Debye-malli nimettiin sellaisenaan tiedemies Peter Debyen mukaan vuonna 1912. Einsteinin malli nimettiin Einsteinin mukaan, joka ehdotti alkuperäistä teoriaa vuonna 1907.
Mikä on Debye-malli?
Debye-malli on tiedemies Peter Debyen kehittämä menetelmä, jolla voidaan arvioida fononin vaikutusta kiinteän aineen ominaislämpöön. Tämä termi kuuluu termodynamiikkaan kiinteän olomuodon fysikaalisessa kemiassa. Fononi voidaan määritellä kollektiiviseksi viritykseksi atomien tai molekyylien jaksollisessa, elastisessa järjestelyssä kondensoituneessa aineessa (erityisesti kiinteässä ja nestemäisessä tilassa). Termi ominaislämpö puolestaan viittaa aineen lämpökapasiteettiin jaettuna aineen massalla (tai energiamäärää, joka on lisättävä lämpönä aineen yhteen massayksikköön. nosta yksi lämpötilayksikkö).
Debye-malli, toisin kuin Einstein-malli, käsittelee kiinteän aineen atomihilan värähtelyjä laatikossa olevina fononeina. Malli voi ennustaa tarkasti lämpökapasiteetin riippuvuuden matalasta lämpötilasta, joka on verrannollinen T3 (Debye T3 laki).
Kuva 01: Debye- ja Einstein-mallien vertailu
Voimme kuvata Debye-mallia solid-state-vastineeksi Planckin lain mustan kappaleen säteilystä. Planckin mustan kappaleen säteilyn laki käsittelee sähkömagneettista säteilyä fotonikaasuna, mutta Debye-malli käsittelee atomivärähtelyjä laatikossa olevina fononeina.
Mikä on Einstein-malli?
Einstein-malli on Einsteinin vuonna 1907 kehittämä menetelmä, joka perustuu kahteen oletukseen: jokainen kiinteän hilan atomi toimii itsenäisenä 3D-kvanttiharmonisena oskillaattorina ja kaikki atomit värähtelevät samalla taajuudella. Siksi Einsteinin malli on kiinteäpohjainen menetelmä, joka on päinvastainen kuin Debye-malli. Oletus, että kiinteällä aineella on itsenäisiä värähtelyjä, on erittäin tarkka. Nämä värähtelyt ovat äänia altoja tai fononeja, jotka ovat kollektiivisia moodeja, joihin liittyy monia atomeja. Einsteinin mallin mukaan jokainen atomi kuitenkin värähtelee itsenäisesti.
Kuva 02: Kaavio, joka näyttää Einsteinin mallin solidille
Einsteinin mallin mukaan voidaan havaita, että kiinteän aineen ominaislämpö lähestyy nollaa eksponentiaalisesti alhaisissa lämpötiloissa. Tämä tapahtuu, koska kaikilla värähtelyillä on yksi yhteinen taajuus. Oikea käyttäytyminen kuvattiin myöhemmin Debye-mallissa Einsteinin mallin muunnelmana.
Mitä eroa on Debyen ja Einstein-mallin välillä?
Debyen ja Einsteinin mallit ovat termodynaamisia käsitteitä fysikaalisessa kemiassa. Keskeinen ero Debyen ja Einsteinin mallin välillä on se, että Debye-malli käsittelee atomihilan värähtelyjä laatikossa olevina fononeina, kun taas Einsteinin malli käsittelee kiinteitä aineita useana yksittäisenä, ei-vuorovaikutteisena kvanttiharmonisena oskillaattorina.
Alla infografiassa on yhteenveto Debyen ja Einsteinin mallin eroista.
Yhteenveto – Debye vs Einstein Model
Debyen ja Einsteinin mallit ovat termodynaamisia käsitteitä fysikaalisessa kemiassa. Keskeinen ero Debyen ja Einsteinin mallin välillä on se, että Debye-malli vetää atomihilan värähtelyt laatikossa olevina fononeina, kun taas Einsteinin malli käsittelee kiinteitä aineita useana yksittäisenä, ei-vuorovaikutteisena kvanttiharmonisena oskillaattorina.
