Diferența cheie dintre modelul Debye și modelul Einstein este că modelul Debye tratează vibrațiile rețelei atomice ca pe niște fononi într-o cutie, în timp ce modelul Einstein tratează solidele ca mulți oscilatori armonici cuantici individuali, care nu interacționează.
Termenii model Debye și model Einstein sunt folosiți în principal în chimia fizică, în ceea ce privește proprietățile termodinamice ale solidelor. Modelul Debye a fost numit astfel după omul de știință Peter Debye în 1912. Modelul Einstein a fost numit după Einstein care a propus teoria originală în 1907.
Ce este modelul Debye?
Modelul Debye este o metodă dezvoltată de omul de știință Peter Debye pentru a estima contribuția fononului la căldura specifică dintr-un solid. Acest termen se încadrează în termodinamică în chimia fizică a stării solide. Un fonon poate fi definit ca o excitație colectivă într-un aranjament periodic, elastic de atomi sau molecule în materie condensată (în special în stare solidă și lichidă). Termenul de căldură specifică, pe de altă parte, se referă la capacitatea termică a unei substanțe împărțită la masa substanței (sau este cantitatea de energie care trebuie adăugată sub formă de căldură la o unitate de masă a substanței pentru a crește cu o unitate de temperatură).
Modelul Debye, spre deosebire de modelul Einstein, tratează vibrațiile rețelei atomice de solid ca pe niște fononi într-o cutie. Modelul poate prezice cu exactitate dependența de temperatură scăzută a capacității termice, care este proporțională cu T3 (legea Debye T3).
Figura 01: Comparația modelelor Debye și Einstein
Putem descrie modelul Debye ca un echivalent în stare solidă cu legea lui Planck a radiației corpului negru. Legea lui Planck a radiației corpului negru tratează radiațiile electromagnetice ca pe un gaz fotonic, dar modelul Debye tratează vibrațiile atomice ca pe niște fononi într-o cutie.
Ce este modelul Einstein?
Modelul Einstein este o metodă dezvoltată de Einstein în 1907, bazată pe două ipoteze: fiecare atom din rețeaua solidă acționează ca un oscilator armonic cuantic 3D independent și toți atomii oscilează cu aceeași frecvență. Prin urmare, modelul Einstein este o metodă solidă care este opusă modelului Debye. Presupunerea că un solid are oscilații independente este foarte precisă. Aceste oscilații sunt unde sonore sau fononi care sunt moduri colective care implică mulți atomi. Cu toate acestea, conform modelului Einstein, fiecare atom oscilează independent.
Figura 02: Un grafic care arată modelul Einstein pentru un solid
Conform modelului Einstein, putem observa că căldura specifică a unui solid se apropie exponențial de zero la temperaturi scăzute. Acest lucru se întâmplă deoarece toate oscilațiile au o frecvență comună. Comportamentul corect a fost descris mai târziu în modelul Debye ca o modificare a modelului Einstein.
Care este diferența dintre modelul Debye și modelul Einstein?
Modelele lui Debye și Einstein sunt concepte termodinamice în chimia fizică. Diferența cheie dintre modelul Debye și modelul Einstein este că modelul Debye tratează vibrațiile rețelei atomice ca pe niște fononi într-o cutie, în timp ce modelul Einstein tratează solidele la fel de mulți oscilatori armonici cuantici individuali, care nu interacționează.
Infografia de mai jos rezumă diferența dintre modelul Debye și Einstein.
Rezumat – Modelul Debye vs Einstein
Modelele lui Debye și Einstein sunt concepte termodinamice în chimia fizică. Diferența esențială dintre modelul Debye și modelul Einstein este că modelul Debye tratează vibrațiile rețelei atomice ca fononi într-o cutie, în timp ce modelul Einstein tratează solidele ca mulți oscilatori armonici cuantici individuali, care nu interacționează.
