Debye-Gleichung

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

$P_{\mathrm{m}}=\frac{{\epsilon }_r-1}{{\epsilon }_r+2}\cdot \frac{M}{\rho }=\frac{N_{\mathrm{A}}}{3{\epsilon }_0}(\alpha +\frac{{\mu }^2}{3k_{\mathrm{B}}T})$

Darin sind

• $P_{\mathrm{m}}$ die molare Polarisation (ihre Einheit ist die eines molaren Volumens, also z. B. m³/mol)
• M die molare Masse (in kg/mol)
• $\rho$ die Dichte (in kg/m³)
• $N_{\mathrm{A}}$ die Avogadro-Konstante
• ${\epsilon }_0$ die elektrische Feldkonstante
• $k_{\mathrm{B}}$ die Boltzmann-Konstante
• $T$ die absolute Temperatur
• $k_{\mathrm{B}}T$ die thermische Energie.

Die Debye-Gleichung vereinigt die temperaturabhängige Orientierungspolarisation (den Summand mit ${\mu }^2$) und die temperaturunabhängige Verschiebungspolarisation (den Summanden mit $\alpha$).

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

Auch bei hochfrequenter Änderung des elektrischen Feldes (etwa ab Mikrowellen-Bereich) ist keine Orientierungspolarisation mehr zu beobachten, da dann die relativ trägen permanenten Dipole dem äußeren Feld nicht mehr folgen können. In diesem Fall geht die Debye-Gleichung ebenfalls in die Clausius-Mossotti-Gleichung über.

Literatur

• Vorlage:Literatur

Siehe auch

• Cole-Cole-Diagramm