Sự khác biệt chính giữa mô hình Debye và Einstein là mô hình Debye coi các dao động của mạng nguyên tử như các phonon trong một hộp trong khi mô hình Einstein coi chất rắn là nhiều dao động điều hòa lượng tử riêng lẻ, không tương tác.
Các thuật ngữ mô hình Debye và mô hình Einstein được sử dụng chủ yếu trong hóa học vật lý, liên quan đến các đặc tính nhiệt động lực học của chất rắn. Mô hình Debye được đặt tên như vậy theo tên nhà khoa học Peter Debye vào năm 1912. Mô hình Einstein được đặt theo tên của Einstein, người đề xuất lý thuyết ban đầu vào năm 1907.
Debye Model là gì?
Mô hìnhDebye là một phương pháp được phát triển bởi nhà khoa học Peter Debye để ước tính sự đóng góp của phonon vào nhiệt lượng riêng của vật rắn. Thuật ngữ này thuộc về nhiệt động lực học trong hóa học vật lý trạng thái rắn. Một phonon có thể được định nghĩa là sự kích thích tập thể trong một sự sắp xếp tuần hoàn, đàn hồi của các nguyên tử hoặc phân tử trong vật chất ngưng tụ (cụ thể là ở trạng thái rắn và lỏng). Mặt khác, thuật ngữ nhiệt dung riêng dùng để chỉ nhiệt dung của một chất chia cho khối lượng của chất đó (hoặc, nó là lượng năng lượng phải được thêm vào dưới dạng nhiệt cho một đơn vị khối lượng của chất đó để tăng một đơn vị nhiệt độ).
Mô hình Debye, không giống như mô hình Einstein, coi các dao động của mạng tinh thể nguyên tử của chất rắn giống như các phonon trong một cái hộp. Mô hình có thể dự đoán chính xác sự phụ thuộc nhiệt độ thấp của nhiệt dung tỷ lệ với T3(định luật Debye T3).
Hình 01: So sánh Mô hình Debye và Einstein
Chúng ta có thể mô tả mô hình Debye như một trạng thái rắn tương đương với định luật Planck về bức xạ vật đen. Định luật Planck về bức xạ vật đen coi bức xạ điện từ là khí photon, nhưng mô hình Debye coi các dao động nguyên tử như phonon trong một chiếc hộp.
Mô hình Einstein là gì?
Mô hình Einstein là một phương pháp được Einstein phát triển vào năm 1907 dựa trên hai giả thiết: mỗi nguyên tử trong mạng tinh thể rắn hoạt động như một dao động điều hòa lượng tử 3D độc lập và tất cả các nguyên tử đều dao động với cùng một tần số. Do đó, mô hình Einstein là một phương pháp dựa trên cơ sở vật chất đối lập với mô hình Debye. Giả thiết rằng vật rắn có các dao động độc lập là rất chính xác. Những dao động này là sóng âm thanh hoặc phonon là phương thức tập hợp liên quan đến nhiều nguyên tử. Tuy nhiên, theo mô hình Einstein, mỗi nguyên tử dao động độc lập.
Hình 02: Biểu đồ Thể hiện Mô hình Einstein cho Vật rắn
Theo mô hình Einstein, chúng ta có thể quan sát thấy nhiệt lượng riêng của một chất rắn tiến tới mức 0 nhanh theo cấp số nhân ở nhiệt độ thấp. Điều này xảy ra bởi vì tất cả các dao động đều có một tần số chung. Hành vi chính xác được mô tả sau đó trong mô hình Debye như một sửa đổi của mô hình Einstein.
Sự khác biệt giữa Mô hình Debye và Einstein là gì?
Mô hìnhDebye và Einstein là những khái niệm nhiệt động lực học trong hóa học vật lý. Sự khác biệt cơ bản giữa mô hình Debye và Einstein là mô hình Debye coi các dao động của mạng nguyên tử như các phonon trong một hộp trong khi mô hình Einstein coi chất rắn như nhiều dao động điều hòa lượng tử riêng lẻ, không tương tác.
Infographic dưới đây tóm tắt sự khác biệt giữa mô hình Debye và Einstein.
Tóm tắt - Debye vs Einstein Model
Mô hìnhDebye và Einstein là những khái niệm nhiệt động lực học trong hóa học vật lý. Sự khác biệt chính giữa mô hình Debye và Einstein là mô hình Debye coi các dao động của mạng nguyên tử như các phonon trong một hộp trong khi mô hình Einstein coi chất rắn là nhiều dao động điều hòa lượng tử riêng lẻ, không tương tác.
