Pagrindinis skirtumas tarp Debye ir Einšteino modelio yra tas, kad Debye modelis atominės gardelės virpesius traktuoja kaip fononus dėžutėje, o Einšteino modelis apdoroja kietąsias medžiagas tiek individualių, nesąveikaujančių kvantinių harmoninių osciliatorių.
Terminos Debye modelis ir Einstein modelis daugiausia vartojamos fizikinėje chemijoje, kalbant apie kietųjų medžiagų termodinamines savybes. 1912 m. Debye modelis buvo pavadintas mokslininko Peterio Debye vardu. Einšteino modelis buvo pavadintas Einšteino vardu, kuris 1907 m. pasiūlė pirminę teoriją.
Kas yra Debye modelis?
Debye modelis yra mokslininko Peterio Debye sukurtas metodas, skirtas įvertinti fonono indėlį į specifinę šilumą kietoje medžiagoje. Šis terminas patenka į termodinamiką kietojo kūno fizikinėje chemijoje. Fononas gali būti apibrėžiamas kaip kolektyvinis sužadinimas periodiškame, elastingame atomų ar molekulių išsidėstymo kondensuotoje medžiagoje (ypač kietoje ir skystoje būsenoje). Kita vertus, savitoji šiluma reiškia medžiagos šiluminę talpą, padalytą iš medžiagos masės (arba tai yra energijos kiekis, kuris turi būti pridėtas kaip šiluma prie vieno medžiagos masės vieneto. padidinti vienu temperatūros vienetu).
Debye modelis, skirtingai nei Einšteino modelis, kietojo kūno atominės gardelės virpesius traktuoja kaip fononus dėžutėje. Modelis gali tiksliai numatyti šilumos talpos priklausomybę nuo žemos temperatūros, kuri yra proporcinga T3 (Debye T3 dėsnis).
01 pav.: Debye ir Einstein modelių palyginimas
Debye modelį galime apibūdinti kaip kietojo kūno ekvivalentą Plancko juodojo kūno spinduliuotės dėsniui. Planko juodojo kūno spinduliuotės dėsnis elektromagnetinę spinduliuotę traktuoja kaip fotonų dujas, o Debye modelis atominius virpesius traktuoja kaip fononus dėžutėje.
Kas yra Einšteino modelis?
Einšteino modelis yra 1907 m. Einšteino sukurtas metodas, pagrįstas dviem prielaidomis: kiekvienas kietosios gardelės atomas veikia kaip nepriklausomas 3D kvantinis harmoninis osciliatorius ir visi atomai svyruoja tuo pačiu dažniu. Todėl Einšteino modelis yra kieto pagrindo metodas, priešingas Debye modeliui. Prielaida, kad kietoji medžiaga turi nepriklausomus virpesius, yra labai tiksli. Šie virpesiai yra garso bangos arba fononai, kurie yra kolektyviniai režimai, kuriuose dalyvauja daug atomų. Tačiau pagal Einšteino modelį kiekvienas atomas svyruoja nepriklausomai.
02 pav. Grafikas, rodantis Einšteino modelį kietajai medžiagai
Pagal Einšteino modelį galime pastebėti, kad kieto kūno savitoji šiluma eksponentiškai greitai artėja prie nulio esant žemai temperatūrai. Taip atsitinka todėl, kad visi virpesiai turi vieną bendrą dažnį. Teisingas elgesys buvo aprašytas vėliau Debye modelyje kaip Einšteino modelio modifikacija.
Kuo skiriasi Debye ir Einšteino modelis?
Debye ir Einstein modeliai yra termodinaminės fizikinės chemijos sąvokos. Pagrindinis skirtumas tarp Debye ir Einstein modelio yra tas, kad Debye modelis traktuoja atominės gardelės virpesius kaip fononus dėžutėje, o Einšteino modelis traktuoja kietąsias medžiagas kaip daug individualių, nesąveikaujančių kvantinių harmoninių osciliatorių.
Toliau infografika apibendrina Debye ir Einstein modelių skirtumus.
Santrauka – Debye vs Einstein modelis
Debye ir Einstein modeliai yra termodinaminės fizikinės chemijos sąvokos. Pagrindinis skirtumas tarp Debye ir Einstein modelio yra tas, kad Debye modelis atskleidžia atominės gardelės virpesius kaip fononus dėžutėje, o Einšteino modelis kietąsias medžiagas traktuoja kaip daug individualių, nesąveikaujančių kvantinių harmoninių osciliatorių.
