Põhiline erinevus Debye ja Einsteini mudeli vahel seisneb selles, et Debye mudel käsitleb aatomvõre vibratsioone kastis olevate fonoonidena, samas kui Einsteini mudel käsitleb tahkeid aineid sama paljude üksikute, mitteinterakteeruvate kvantharmooniliste ostsillaatoritena.
Terminiid Debye mudel ja Einsteini mudel kasutatakse peamiselt füüsikalises keemias tahkete ainete termodünaamiliste omaduste kohta. Debye mudel sai sellise nime teadlase Peter Debye järgi 1912. aastal. Einsteini mudel sai nime Einsteini järgi, kes pakkus välja algse teooria 1907. aastal.
Mis on Debye mudel?
Debye mudel on teadlase Peter Debye välja töötatud meetod, et hinnata fononi panust tahke aine erisoojusesse. See termin kuulub tahke oleku füüsikalise keemia termodünaamika alla. Fononit võib defineerida kui kollektiivset ergastust kondenseerunud aines (täpsem alt tahkes ja vedelas olekus) aatomite või molekulide perioodilises elastses paigutuses. Mõiste erisoojus seevastu viitab aine soojusmahtuvusele, mis on jagatud aine massiga (või energiahulgaga, mis tuleb lisada soojusena aine massiühikule. tõsta ühe temperatuuriühiku võrra).
Erinev alt Einsteini mudelist käsitleb Debye mudel tahke aine aatomvõre vibratsioone kastis olevate fonoonidena. Mudel suudab täpselt ennustada soojusmahtuvuse sõltuvust madalast temperatuurist, mis on võrdeline T3 (Debye T3 seadus).
Joonis 01: Debye ja Einsteini mudelite võrdlus
Me võime kirjeldada Debye mudelit tahkis-ekvivalendina Plancki musta keha kiirguse seadusega. Plancki musta keha kiirguse seadus käsitleb elektromagnetkiirgust footongaasina, kuid Debye mudel käsitleb aatomivibratsioone kastis olevate fonoonidena.
Mis on Einsteini mudel?
Einsteini mudel on 1907. aastal Einsteini poolt välja töötatud meetod, mis põhineb kahel eeldusel: iga aatom tahkes võres toimib iseseisva 3D-kvantharmoonilise ostsillaatorina ja kõik aatomid võnguvad sama sagedusega. Seetõttu on Einsteini mudel tahkel põhinev meetod, mis on vastupidine Debye mudelile. Eeldus, et tahkel ainel on sõltumatud võnkumised, on väga täpne. Need võnkumised on helilained või fononid, mis on kollektiivsed režiimid, mis hõlmavad paljusid aatomeid. Einsteini mudeli kohaselt võngub aga iga aatom iseseisv alt.
Joonis 02: Graafik, mis näitab tahke keha Einsteini mudelit
Einsteini mudeli järgi võime jälgida, et tahke aine erisoojus läheneb madalatel temperatuuridel eksponentsiaalselt kiiresti nullile. See juhtub seetõttu, et kõigil võnkumistel on üks ühine sagedus. Õiget käitumist kirjeldati hiljem Debye mudelis kui Einsteini mudeli modifikatsiooni.
Mis vahe on Debye ja Einsteini mudelil?
Debye ja Einsteini mudelid on füüsikalise keemia termodünaamilised mõisted. Peamine erinevus Debye ja Einsteini mudeli vahel on see, et Debye mudel käsitleb aatomvõre vibratsioone kastis olevate fonoonidena, samas kui Einsteini mudel käsitleb tahkeid aineid kui paljusid individuaalseid mitteinterakteeruvaid kvantharmooniliste ostsillaatoreid.
Allpool infograafikat võetakse kokku erinevus Debye ja Einsteini mudeli vahel.
Kokkuvõte – Debye vs Einstein Model
Debye ja Einsteini mudelid on füüsikalise keemia termodünaamilised mõisted. Peamine erinevus Debye ja Einsteini mudeli vahel on see, et Debye mudel käsitleb aatomvõre vibratsioone kastis olevate fonoonidena, samas kui Einsteini mudel käsitleb tahkeid aineid kui paljusid individuaalseid mitteinterakteeruvaid kvantharmooniliste ostsillaatoreid.
