ההבדל העיקרי בין מודל דבי לאיינשטיין הוא שמודל דבי מתייחס לרעידות של הסריג האטומי כאל פונונים בקופסה, בעוד שמודל איינשטיין מתייחס למוצקים כמו מתנדים קוונטיים הרמוניים בודדים שאינם מקיימים אינטראקציה.
המונחים Debye model ו- Einstein model משמשים בעיקר בכימיה פיזיקלית, בנוגע לתכונות התרמודינמיות של מוצקים. מודל דבי נקרא ככזה על שם המדען פיטר דבי בשנת 1912. מודל איינשטיין נקרא על שמו של איינשטיין שהציע את התיאוריה המקורית בשנת 1907.
מהו Debye Model?
מודל Debye הוא שיטה שפותחה על ידי המדען פיטר דבי להערכת תרומת הפונונים לחום הספציפי במוצק.מונח זה נמצא תחת תרמודינמיקה בכימיה פיזיקלית של מצב מוצק. ניתן להגדיר פונון כעירור קולקטיבי בסידור מחזורי ואלסטי של אטומים או מולקולות בחומר מעובה (במיוחד במצבים מוצקים ונוזליים). המונח חום סגולי, לעומת זאת, מתייחס ליכולת החום של חומר חלקי המסה של החומר (או, זוהי כמות האנרגיה שיש להוסיף כחום ליחידה אחת מהמסה של החומר כדי הגדל יחידת טמפרטורה אחת).
מודל Debye, בניגוד למודל איינשטיין, מתייחס לתנודות של הסריג האטומי של מוצק כאל פונונים בקופסה. המודל יכול לחזות במדויק את התלות בטמפרטורה הנמוכה של קיבולת החום שהיא פרופורציונלית ל-T3 (חוק Debye T3).
איור 01: השוואה בין דגמי דבי ואיינשטיין
אנו יכולים לתאר את מודל Debye כמצב מוצק שווה ערך לחוק פלאנק של קרינת גוף שחור. חוק קרינת הגוף השחור של פלאנק מתייחס לקרינה אלקטרומגנטית כגז פוטון, אבל מודל דבי מתייחס לתנודות אטומיות כאל פונונים בקופסה.
מהו מודל איינשטיין?
מודל איינשטיין הוא שיטה שפותחה על ידי איינשטיין ב-1907 המבוססת על שתי הנחות: כל אטום בסריג המוצק פועל כמתנד הרמוני קוונטי תלת מימדי עצמאי וכל האטומים מתנודדים באותה תדר. לכן, מודל איינשטיין הוא שיטה מבוססת מוצק הפוכה למודל דבי. ההנחה שלמוצק יש תנודות עצמאיות היא מדויקת מאוד. תנודות אלו הן גלי קול או פונונים שהם מצבים קולקטיביים הכוללים אטומים רבים. עם זאת, לפי מודל איינשטיין, כל אטום מתנודד באופן עצמאי.
איור 02: גרף המציג את מודל איינשטיין למוצק
לפי מודל איינשטיין, אנו יכולים לראות שהחום הספציפי של מוצק מתקרב במהירות אקספוננציאלית לאפס בטמפרטורות נמוכות. זה קורה מכיוון שלכל התנודות יש תדר משותף אחד. ההתנהגות הנכונה תוארה מאוחר יותר במודל דבי כשינוי של מודל איינשטיין.
מה ההבדל בין מודל דבי לאיינשטיין?
המודלים של דבי ואיינשטיין הם מושגים תרמודינמיים בכימיה פיזיקלית. ההבדל העיקרי בין מודל דבי לאיינשטיין הוא שמודל דבי מתייחס לתנודות של הסריג האטומי כאל פונונים בקופסה ואילו מודל איינשטיין מתייחס למוצקים כאל מתנדים קוונטיים הרמוניים אינדיבידואליים שאינם מקיימים אינטראקציה.
להלן אינפוגרפיקה מסכמת את ההבדל בין מודל דבי לאיינשטיין.
סיכום – מודל דבי נגד איינשטיין
המודלים של דבי ואיינשטיין הם מושגים תרמודינמיים בכימיה פיזיקלית. ההבדל העיקרי בין מודל דבי לאיינשטיין הוא שמודל דבי יוצר את התנודות של הסריג האטומי כפונונים בקופסה, בעוד שמודל איינשטיין מתייחס למוצקים כאל מתנדים קוונטיים הרמוניים בודדים שאינם מקיימים אינטראקציה.
