A principal diferença entre o modelo de Debye e o de Einstein é que o modelo de Debye trata as vibrações da rede atômica como fônons em uma caixa, enquanto o modelo de Einstein trata os sólidos como muitos osciladores harmônicos quânticos individuais e não interativos.
Os termos modelo de Debye e modelo de Einstein são usados principalmente em físico-química, no que diz respeito às propriedades termodinâmicas dos sólidos. O modelo de Debye recebeu esse nome em homenagem ao cientista Peter Debye em 1912. O modelo de Einstein recebeu esse nome em homenagem a Einstein, que propôs a teoria original em 1907.
O que é o Modelo Debye?
O modelo Debye é um método desenvolvido pelo cientista Peter Debye para estimar a contribuição dos fônons para o calor específico de um sólido. Este termo vem sob termodinâmica em química física do estado sólido. Um fônon pode ser definido como uma excitação coletiva em um arranjo periódico e elástico de átomos ou moléculas em matéria condensada (estados especificamente sólido e líquido). O termo calor específico, por outro lado, refere-se à capacidade calorífica de uma substância dividida pela massa da substância (ou, é a quantidade de energia que deve ser adicionada como calor a uma unidade da massa da substância para aumentar uma unidade de temperatura).
O modelo de Debye, diferentemente do modelo de Einstein, trata as vibrações da rede atômica do sólido como fônons em uma caixa. O modelo pode prever com precisão a dependência de baixa temperatura da capacidade de calor que é proporcional a T3 (a lei Debye T3).
Figura 01: Comparação dos Modelos Debye e Einstein
Podemos descrever o modelo de Debye como um estado sólido equivalente à lei de Planck da radiação do corpo negro. A lei de Planck da radiação do corpo negro trata a radiação eletromagnética como um gás fóton, mas o modelo de Debye trata as vibrações atômicas como fônons em uma caixa.
O que é o Modelo de Einstein?
O modelo de Einstein é um método desenvolvido por Einstein em 1907 com base em duas suposições: cada átomo na rede sólida atua como um oscilador harmônico quântico 3D independente e todos os átomos oscilam com a mesma frequência. Portanto, o modelo de Einstein é um método baseado em sólidos que é oposto ao modelo de Debye. A suposição de que um sólido tem oscilações independentes é muito precisa. Essas oscilações são ondas sonoras ou fônons que são modos coletivos envolvendo muitos átomos. No entanto, de acordo com o modelo de Einstein, cada átomo oscila independentemente.
Figura 02: Um gráfico mostrando o modelo de Einstein para um sólido
De acordo com o modelo de Einstein, podemos observar que o calor específico de um sólido se aproxima de zero exponencialmente rápido em baixas temperaturas. Isso acontece porque todas as oscilações têm uma frequência comum. O comportamento correto foi descrito posteriormente no modelo de Debye como uma modificação do modelo de Einstein.
Qual é a diferença entre o modelo de Debye e o modelo de Einstein?
Os modelos de Debye e Einstein são conceitos termodinâmicos em físico-química. A principal diferença entre o modelo de Debye e o modelo de Einstein é que o modelo de Debye trata as vibrações da rede atômica como fônons em uma caixa, enquanto o modelo de Einstein trata os sólidos como muitos osciladores harmônicos quânticos individuais e não interativos.
O infográfico abaixo resume a diferença entre os modelos Debye e Einstein.
Resumo – Modelo Debye vs Einstein
Os modelos de Debye e Einstein são conceitos termodinâmicos em físico-química. A principal diferença entre o modelo de Debye e o modelo de Einstein é que o modelo de Debye trata as vibrações da rede atômica como fônons em uma caixa, enquanto o modelo de Einstein trata os sólidos como muitos osciladores harmônicos quânticos individuais e não interativos.
