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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}}{3kT}}\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
- Cole-Cole-Diagramm
- Permittivität
- Polarisation (Elektrizität)
