Diffúziós folyamatok - studopediya
Diffúzió az a folyamat spontán terjedési az anyag egy gáz alakú, folyékony vagy szilárd közegben. Jelenségei ilyen kapcsolódó anyagátadási, ket főként a termikus mozgás a molekulák és atomok.
A gáznemű és folyékony anyagok cserélnek atomok és molekulák viszonylag egyszerű, mert a kapcsolat között ezek a részecskék lazítani vagy teljesen megszakadt. A szilárd, kristályos testek rögzített helyzetében az atomok a kristályrácsban, és a mozgás az egyes atomok az anyag kevésbé fordul elő, intenzíven, mint a folyadék vagy gáz.
A diffúziós a fém azt kell diffúziós anyag szilárd oldatot képezve velük. fématomok is mozog, és megváltoztathatja pozíciók termikus mozgást, a folyamatot nevezzük öndiffúzió.
A legtöbb esetben, a diffúzió az irányt koncentrációjának csökkentésére anyag, de bizonyos körülmények között, és lehet menni az irányt annak növekedését. Az első esetben van egy egyenletes eloszlását a anyagoknak a mennyisége oldószert a második esetben - a komponensek leválasztását a többkomponenses.
A szilárd fémek három lehetséges módon diffúziós az atomok a rács az oldószer:
- miatt az egyszerű csere szomszédos atomokhoz kapcsolódhat;
- miatt a behatolás a térben az atomok közötti a kristályrács csomópontok;
- mozgatásával a helyzetben, ami elmozdulás és atomok.
Diffusion előnyösen úgy hajtjuk végre a harmadik út.
A diffúzió sebessége határozza meg az anyag mennyiségét diffundáló keresztül egységnyi területen a felület egységnyi idő. A Fick első törvénye:
az anyag mennyiségét dM, szórt egy időben dt felületi elem dS arányos a koncentráció gradiens.
Fick törvény érvényes kis koncentrációban, és a fényszóró anyag, messze nem telített koncentrációt.
A „-” jel az egyenletben azt mutatja, hogy a diffúziós továbblép egy irányában csökkenő koncentrációban (koncentráció gradiens iránya nem esik egybe a diffúziós irányban).
Az arányossági tényező D [cm2 / sec] nevezzük diffúziós együttható. A diffúziós együttható - anyag mennyisége átdiffundáló egységnyi területre jutó egységnyi idő, amikor a koncentráció különbség azonos egységét. Ez jellegétől függ az ötvözet, szemcseméret, és különösen erős a hőmérsékletet. A hőmérséklet függése a diffúziós együttható engedelmeskedik az exponenciális törvény:
ahol Do - pre-exponenciális faktor, melynek nagysága határozza meg, hogy milyen típusú kristályrács; E - aktiválási energia, kcal / g-atom.; R - gázállandó; T - a hőmérséklet, K
diffúziós aktivációs energia jellemzi a kötési energiája az atomok a kristályrácsban. Minél magasabb az érték E annál szükséges energia mennyisége az átmenet az első atom az egyensúlyi rács helyzetben, hogy egy másik azonos egyensúlyi helyzet. Mozgatásához szükséges többlet energiát szerzett atom szomszédai, köszönhetően a folyamatos cseréje a kinetikus energia a szomszédos atomokkal.