Galvenā atšķirība starp Debija un Einšteina modeli ir tāda, ka Debija modelis uztver atomu režģa vibrācijas kā fononus lodziņā, turpretim Einšteina modelis cietās vielas apstrādā tikpat daudz kā atsevišķus, savstarpēji nesaistītus kvantu harmoniskos oscilatorus.
Terminus Debija modelis un Einšteina modelis galvenokārt izmanto fizikālajā ķīmijā attiecībā uz cieto vielu termodinamiskajām īpašībām. Debija modelis tika nosaukts zinātnieka Pītera Debija vārdā 1912. gadā. Einšteina modelis tika nosaukts Einšteina vārdā, kurš 1907. gadā ierosināja sākotnējo teoriju.
Kas ir Debye modelis?
Debija modelis ir zinātnieka Pītera Debija izstrādāta metode, lai novērtētu fonona ieguldījumu īpatnējā siltumā cietā vielā. Šis termins ietilpst termodinamikā cietvielu fizikālajā ķīmijā. Fononu var definēt kā kolektīvu ierosmi periodiskā, elastīgā atomu vai molekulu izvietojumā kondensētā vielā (īpaši cietā un šķidrā stāvoklī). Savukārt termins īpatnējais siltums attiecas uz vielas siltumietilpību, kas dalīta ar vielas masu (vai, tas ir enerģijas daudzums, kas jāpievieno kā siltums vienai vielas masas vienībai palielināt vienu temperatūras vienību).
Debija modelis atšķirībā no Einšteina modeļa izturas pret cietās vielas atomu režģa vibrācijām kā fononiem kastē. Modelis var precīzi paredzēt siltuma jaudas atkarību no zemas temperatūras, kas ir proporcionāla T3 (Debye T3 likums).
Attēls 01: Debija un Einšteina modeļu salīdzinājums
Mēs varam raksturot Debija modeli kā cietvielu ekvivalentu Planka melnā ķermeņa starojuma likumam. Planka melnā ķermeņa starojuma likumā elektromagnētiskais starojums tiek uzskatīts par fotonu gāzi, bet Debija modelis atomu vibrācijas uzskata par fononiem kastē.
Kas ir Einšteina modelis?
Einšteina modelis ir metode, ko Einšteins izstrādāja 1907. gadā, pamatojoties uz diviem pieņēmumiem: katrs atoms cietajā režģī darbojas kā neatkarīgs 3D kvantu harmoniskais oscilators un visi atomi svārstās ar tādu pašu frekvenci. Tāpēc Einšteina modelis ir uz cietas bāzes balstīta metode, kas ir pretēja Debija modelim. Pieņēmums, ka cietai vielai ir neatkarīgas svārstības, ir ļoti precīzs. Šīs svārstības ir skaņas viļņi vai fononi, kas ir kolektīvi režīmi, kuros iesaistīti daudzi atomi. Tomēr saskaņā ar Einšteina modeli katrs atoms svārstās neatkarīgi.
Attēls 02: grafiks, kurā parādīts Einšteina modelis cietvielai
Saskaņā ar Einšteina modeli mēs varam novērot, ka cietas vielas īpatnējais siltums zemās temperatūrās eksponenciāli ātri tuvojas nullei. Tas notiek tāpēc, ka visām svārstībām ir viena kopīga frekvence. Pareizā uzvedība vēlāk tika aprakstīta Debija modelī kā Einšteina modeļa modifikācija.
Kāda ir atšķirība starp Debiju un Einšteina modeli?
Debija un Einšteina modeļi ir fizikālās ķīmijas termodinamiskie jēdzieni. Galvenā atšķirība starp Debija un Einšteina modeli ir tāda, ka Debija modelis uztver atomu režģa vibrācijas kā fononus kastē, turpretim Einšteina modelis cietās vielas apstrādā kā daudzus individuālus, savstarpēji nesaistītus kvantu harmoniskos oscilatorus.
Zemāk infografikā ir apkopota atšķirība starp Debija un Einšteina modeli.
Kopsavilkums - Debye vs Einstein Model
Debija un Einšteina modeļi ir fizikālās ķīmijas termodinamiskie jēdzieni. Galvenā atšķirība starp Debija un Einšteina modeli ir tāda, ka Debija modelis uztver atomu režģa vibrācijas kā fononus kastē, turpretim Einšteina modelis cietās vielas apstrādā kā daudzus individuālus, savstarpēji nesaistītus kvantu harmoniskos oscilatorus.
