21. Закон дифузії Фіка

Диффузия – это распостранение вещества в какой-либо среде в направлении убывания его концентрации, обусловленное тепловым движением атомов, молекул, ионов.

1 закон Фика Диффузия наблюдается при неравномерном распределении диффузицирующих компонентов в материале. В результате получается направленный поток атомов из-за наличия градиента концентрации или химического потенциала. Поток через заданную плоскость (или через границу фаз) пропорционален градиенту концентрации. Если градиент концентраций первого компонента направлен по оси Х, то поток этого компонента вдоль этой оси равен:

Y = - D ( ∂ C / ∂ X)

D – коэффициент диффузии.

Размерность:

Y[кг / м² * сек] = - D [м² / сек] * dc/dx [кг / м³/м]

Первый закон действует для стационарного состояния.

2 закон Фика

Если стационарное состояние не достигнуто, т.е. концентрация в каждой точке меняется в зависимости от времени, то более удобно использовать другое выражение, которое получим из первого уравнения и баланса (анализа) вещества.

В некоторой точке в данный момент времени скорость изменения концентрации во времени ∆C/∆t связано с коэффициентом диффузии следующим уравнением (зависимостью): ∂ C / ∂ t = D ( ∂ ²C / ∂ X² )

Часное решение для линейного размера R – область занятую диффузией, характеризующую веществом..

Можно получить закон увеличения вещества со временем, в виде:

R = K√ Dt K = 2

22. Поверхнева диффузія, самодиффузія, гетеродиффузія.

Диффузия – это распостранение вещества в какой-либо среде в направлении убывания его концентрации, обусловленное тепловым движением атомов, молекул, ионов. Диффузия возможна после растекания, смачивания жидкой фазы по поверхности твёрдого тела. Перемещение атомов в следствии тепловых колебаний атомов, перескоки их в соседние позиции, с частотой тепловых флуктуаций сохраняется при всех видах диффузии. Самодиффузия состоит из флуктуационных перескоков однотипных атомов. Диффузия по поверхности осуществляется флуктуационным путём, но при этом требуемая тепловая флуктуация меньше, т.к. работа необходимая для того чтобы оторвать атом от его соседей при перескоке в следующую позицию на поверхности меньше. С другой стороны, количество атомов участвующих в поверхностных диффузиях меньше чем в случае объёмной диффузии. Эффект гетеродиффузии – это эффект перемещения химически разнородных атомов.

23. Основні параметри, що характеризують диффузію.

Диффуззия – это распостранение вещества в какой-либо среде в направлении убывания его концентрации, обусловленное тепловым движением атомов, молекул, ионов.

Диффузия возможна после растекания, смачивания жидкой фазы по поверхности твёрдого тела. Перемещение стомов в следствии тепловых колебаний атомов, перескоки их в соседние позиции, с частотой тепловых флуктуаций сохраняется при всех видах диффузии.Коэффициент диффузии равен:D = D0 exp (- Q/RT),D0 – предэкспоненциальный множительЭтот множитель выведен экспериментально для каждой диффузной пары и ищется в справочниках.

D = D0 exp (- Q/RT), D0 – предэкспоненциальный множитель

Этот множитель выведен экспериментально для каждой диффузной пары и ищется в справочниках.Часный случай энергии активации диффузии находится в виде:Q = Q о д + Q м д, Qо д – энергия образования дефекта,Q м д – энергия миграции дефекта.Факторы, влияющие на коэффициент диффузии:

1. э нергия активации дифференциально меньше для небольших атомов внедрения, чем для больших атомов замещения

2. энергия активации меньше для диффузии в металле – растворимом теле с более низкой температурой плавления

3. энергия активации меньше для диффузии в решётке с меньшим атомным коэффициентом упаковки.