Kľúčový rozdiel medzi Debyeho a Einsteinovým modelom je v tom, že Debyeho model zaobchádza s vibráciami atómovej mriežky ako s fonónmi v krabici, zatiaľ čo Einsteinov model zaobchádza s pevnými látkami ako s množstvom individuálnych, neinteragujúcich kvantových harmonických oscilátorov.
Pojmy Debye model a Einsteinov model sa používajú najmä vo fyzikálnej chémii, pokiaľ ide o termodynamické vlastnosti pevných látok. Debyeho model bol takto pomenovaný po vedcovi Petrovi Debyeovi v roku 1912. Einsteinov model bol pomenovaný po Einsteinovi, ktorý navrhol pôvodnú teóriu v roku 1907.
Čo je Debye Model?
Debyeho model je metóda vyvinutá vedcom Petrom Debye na odhadnutie príspevku fonónov k špecifickému teplu v pevnej látke. Tento termín patrí do termodynamiky vo fyzikálnej chémii pevných látok. Fonon možno definovať ako kolektívnu excitáciu v periodickom, elastickom usporiadaní atómov alebo molekúl v kondenzovanej hmote (konkrétne v pevnom a kvapalnom stave). Pojem špecifické teplo sa na druhej strane vzťahuje na tepelnú kapacitu látky vydelenú hmotnosťou látky (alebo je to množstvo energie, ktoré sa musí pridať ako teplo k jednej jednotke hmotnosti látky, aby zvýšiť o jednu jednotku teploty).
Debyeho model, na rozdiel od Einsteinovho modelu, zaobchádza s vibráciami atómovej mriežky pevnej látky ako s fonónmi v krabici. Model dokáže presne predpovedať nízkoteplotnú závislosť tepelnej kapacity, ktorá je úmerná T3 (zákon Debye T3).
Obrázok 01: Porovnanie modelov Debye a Einstein
Debyeho model môžeme opísať ako polovodičový ekvivalent k Planckovmu zákonu žiarenia čierneho telesa. Planckov zákon žiarenia čierneho telesa považuje elektromagnetické žiarenie za fotónový plyn, ale Debyeho model považuje atómové vibrácie za fonóny v krabici.
Čo je Einsteinov model?
Einsteinov model je metóda vyvinutá Einsteinom v roku 1907 na základe dvoch predpokladov: každý atóm v pevnej mriežke funguje ako nezávislý 3D kvantový harmonický oscilátor a všetky atómy oscilujú s rovnakou frekvenciou. Preto je Einsteinov model pevnou metódou, ktorá je opakom Debyeho modelu. Predpoklad, že tuhá látka má nezávislé oscilácie, je veľmi presný. Tieto oscilácie sú zvukové vlny alebo fonóny, ktoré sú kolektívnymi módmi zahŕňajúcimi mnoho atómov. Podľa Einsteinovho modelu však každý atóm osciluje nezávisle.
Obrázok 02: Graf zobrazujúci Einsteinov model pre pevné teleso
Podľa Einsteinovho modelu môžeme pozorovať, že špecifické teplo tuhej látky sa pri nízkych teplotách exponenciálne rýchlo približuje k nule. Stáva sa to preto, že všetky oscilácie majú jednu spoločnú frekvenciu. Správne správanie bolo popísané neskôr v modeli Debye ako modifikácia Einsteinovho modelu.
Aký je rozdiel medzi modelom Debye a Einstein?
Debyeho a Einsteinove modely sú termodynamické koncepty vo fyzikálnej chémii. Kľúčový rozdiel medzi modelom Debye a Einstein je v tom, že model Debye zaobchádza s vibráciami atómovej mriežky ako s fonónmi v krabici, zatiaľ čo model Einstein zaobchádza s pevnými látkami ako s množstvom individuálnych, neinteragujúcich kvantových harmonických oscilátorov.
Pod infografikou je zhrnutý rozdiel medzi modelom Debye a Einstein.
Zhrnutie – Debye vs Einstein Model
Debyeho a Einsteinove modely sú termodynamické koncepty vo fyzikálnej chémii. Kľúčový rozdiel medzi Debyeho a Einsteinovým modelom je v tom, že Debyeov model využíva vibrácie atómovej mriežky ako fonóny v krabici, zatiaľ čo Einsteinov model zaobchádza s pevnými látkami ako s množstvom individuálnych, neinteragujúcich kvantových harmonických oscilátorov.
