Klíčový rozdíl mezi Debyeho a Einsteinovým modelem je ten, že Debyeův model zachází s vibracemi atomové mřížky jako s fonony v krabici, zatímco Einsteinův model zachází s pevnými látkami jako s mnoha individuálními, neinteragujícími kvantovými harmonickými oscilátory.
Pojmy Debye model a Einsteinův model se používají hlavně ve fyzikální chemii, pokud jde o termodynamické vlastnosti pevných látek. Model Debye byl takto pojmenován po vědci Peteru Debye v roce 1912. Einsteinův model byl pojmenován po Einsteinovi, který navrhl původní teorii v roce 1907.
Co je Debye Model?
Debyeův model je metoda vyvinutá vědcem Peterem Debyem k odhadu příspěvku fononů ke specifickému teplu v pevné látce. Tento termín spadá do termodynamiky ve fyzikální chemii pevných látek. Fonon lze definovat jako kolektivní excitaci v periodickém, elastickém uspořádání atomů nebo molekul v kondenzované látce (konkrétně pevné a kapalné skupenství). Termín měrné teplo na druhé straně odkazuje na tepelnou kapacitu látky dělenou hmotností látky (nebo je to množství energie, které je třeba přidat jako teplo k jedné jednotce hmotnosti látky, aby zvýšit o jednu jednotku teploty).
Debyeův model, na rozdíl od Einsteinova modelu, zachází s vibracemi atomové mřížky pevných látek jako s fonony v krabici. Model dokáže přesně předpovědět nízkoteplotní závislost tepelné kapacity, která je úměrná T3 (zákon Debye T3).
Obrázek 01: Porovnání modelů Debye a Einstein
Debyeho model můžeme popsat jako polovodičový ekvivalent Planckova zákona o záření černého tělesa. Planckův zákon záření černého tělesa považuje elektromagnetické záření za fotonový plyn, ale Debyeův model považuje atomové vibrace za fonony v krabici.
Co je Einsteinův model?
Einsteinův model je metoda vyvinutá Einsteinem v roce 1907 na základě dvou předpokladů: každý atom v pevné mřížce funguje jako nezávislý 3D kvantový harmonický oscilátor a všechny atomy oscilují se stejnou frekvencí. Proto je Einsteinův model solidní metodou, která je opakem Debyeova modelu. Předpoklad, že těleso má nezávislé oscilace, je velmi přesný. Tyto oscilace jsou zvukové vlny nebo fonony, které jsou kolektivními módy zahrnujícími mnoho atomů. Podle Einsteinova modelu však každý atom osciluje nezávisle.
Obrázek 02: Graf ukazující Einsteinův model pro těleso
Podle Einsteinova modelu můžeme pozorovat, že měrné teplo pevné látky se při nízkých teplotách exponenciálně rychle blíží nule. To se děje proto, že všechny oscilace mají jednu společnou frekvenci. Správné chování bylo popsáno později v modelu Debye jako modifikace Einsteinova modelu.
Jaký je rozdíl mezi modelem Debye a Einstein?
Debyeho a Einsteinovy modely jsou termodynamické koncepty ve fyzikální chemii. Klíčový rozdíl mezi Debye a Einsteinovým modelem je v tom, že Debyeův model zachází s vibracemi atomové mřížky jako s fonony v krabici, zatímco Einsteinův model zachází s pevnými látkami jako s mnoha individuálními, neinteragujícími kvantovými harmonickými oscilátory.
Níže uvedená infografika shrnuje rozdíl mezi modelem Debye a Einstein.
Shrnutí – Debye vs Einstein Model
Debyeho a Einsteinovy modely jsou termodynamické koncepty ve fyzikální chemii. Klíčový rozdíl mezi Debye a Einsteinovým modelem je v tom, že Debyeův model pojímá vibrace atomové mřížky jako fonony v krabici, zatímco Einsteinův model zachází s pevnými látkami jako s mnoha individuálními, neinteragujícími kvantovými harmonickými oscilátory.
