Debye-Gleichung


Debye-Gleichung

Die Debye-Gleichung (benannt nach dem niederländischen Physikochemiker Peter Debye) verknüpft die makroskopisch messbare Größe Permittivität $ \varepsilon $ mit den mikroskopischen (molekularen) Größen elektrische Polarisierbarkeit $ \alpha $ und permanentes Dipolmoment $ \mu $.

$ P_m = \frac{\varepsilon_r-1}{\varepsilon_r+2} \frac{M}{\rho} = \frac{N_A}{3 \varepsilon_0} \left(\alpha + \frac{\mu^2}{3 k T}\right) $

$ P_m $ ist die molare Polarisation (ihre Einheit ist die eines molaren Volumens, also z. B. m3/mol), M ist die molare Masse (kg/mol) und $ \rho $ ist die Dichte (kg/m3).

Die Debye-Gleichung vereinigt die temperaturunabhängige Verschiebungspolarisation und die temperaturabhängige Orientierungspolarisation.

Für unpolare Stoffe ohne permanentes Dipolmoment ($ \mu=0 $, also nur induzierte Dipole) geht die Gleichung in die Clausius-Mossotti-Gleichung über.

Bei hochfrequenter Änderung des elektrischen Feldes (etwa ab Mikrowellen-Bereich) können die relativ trägen permanenten Dipole dem äußeren Feld nicht mehr folgen. Somit ist keine Orientierungspolarisation mehr zu beobachten, sondern nur noch Verschiebungspolarisation. Die Debye-Gleichung geht dann wiederum in die Clausius-Mossotti-Gleichung über.

Literatur

  •  Peter Debye: Polare Molekeln. S. Hirzel, Leipzig 1929.

Siehe auch