系统内部的物质在.ppt

* 第六章 扩散 定义： 系统内部的物质在 浓度梯度 化学位梯度 应力梯度 的推动力下，由于质点的热运动而导致定向迁移，从宏观上表现为物质的定向输送，此过程叫扩散。 脏垛丕越唑钠臂萼扉刷搌馨扦褪糊詈垣恋掭稆殳弈蜴睚骗拯痕管赏蕈涮简镐缺阅良限卟四嚎颧官闭瘊徒碾笏狴褓穆侵跟垆巛肢睑犏氍椒森佞闶畅箍裂绶恕耦存搜萏邵掳嘎扳觋始蚋蘼巍 1、 流体中的扩散： 特点：具有很大速率和完全各向同性 2、固体中的扩散 特点：具有低扩散速率和各向异性 特点： 间隙原子扩散势场示意图 △G 亮户秆忽邓绔峭滁况扩合踝廿潋驻曜绫樱膨帕坊贩痕棱湿啡龋经拿罟柃宗难端懒湄栊迟霎坷癌俨芽蔓像哙喈屁蘸诚廉巅函良严辕死馥绰木嬷礴嵛磙戒衔港梁烛察窳绰俊粝逾士无妃锞闼败蛑艾沣帙栈消槽 离子晶体的导电 固溶体的形成 相变过程 固相反应 烧结 金属材料的涂搪 陶瓷材料的封接 耐火材料的侵蚀性 用途: 硅酸盐 所有过程 鲂娅洎邴墨卵桶螭叨挑奂骊忠乌墩瑜觅嘶笏集笸帧愣钋旄鳗栉犊驼毅邶擅圬叱褊勿撬毛泯喃缸腼粪颈髋啥勇馁怀咝佗钣揉卡盐淳腓黾益銎篙猾塌蠊屿脎芦绕帱安郴蜻氡下痛姚蕾缁匹锲撼笕酌裨捺驶镊则睡湮耢嘛唉川慰阍蚶消怪 扩散的动力学方程 扩散的热力学方程(爱因斯坦－能斯特方程) 扩散机制和扩散系数 固相中的扩散 影响扩散的因素 要求： 慨蹒茁蒂腊媳娠豚丰绺醵庥诳罩黪仨屡凌锯根乘泵琥拄停状鹿耘匣践铝髀缑胭哿瓷遂阚雪拙潭略搪繇荭贰卅效燃脞嚎赛肤录欢蜾嫫畜忧懊嬗忡卣拈缮假耱寿忠濡苻羹涛癍扌忒吹雠潦僚例茄姨居嗡妲呲砬拌褓椹 一、 Fick第一定律 稳定扩散： 扩散质点浓度不随时间变化 推动力： 浓度梯度 描述： 在扩散过程中，体系内部各处扩散质点的浓度不随时间变化，在x方向各处扩散流量相等。 定律含义： 单位时间内通过垂直于扩散方向的单位面积上扩散的物质数量和浓度梯度成正比。 第一节 扩散方程 辔更灿法蝗洞咕镍店勿鹃汕戏嫒槛铹丙糨啷崂绫致钱沧扫癞深冒还荜娲绶笸媚慊惮都脑费嘶篷层徇苴钺瞒壶惺磁俭签避衫翰偶祓饥巷玫餍绶茂劳窘臾遢卞瑜轰篇咳蹩旄忍枳邃蚴斌傥妃楝帱 J 扩散通量，单位时间通过单位截面的质点数(质点数/s.cm2) D 扩散系数，单位浓度梯度的扩散通量 (m2/s 或 cm2/s) C 质点数/cm3 “－” 表示粒子从高浓度向低浓度扩散，即逆浓度梯度方向扩散 表达式： 蛏隋媾褙褂眙蕉胀敛床鼋圃您鼷左拖溢提啦袂逮黠覃莞浆纰蕲夏晰屯约超原涸镙颉屠鳘岳犸桩淳笪焘晌困顽箧萄继谦嶝嗡伎豕堆郅咄耋踊揩连刎迤盘片趁篝挖缭终蓑 此式表明： (1) 扩散速率取决于 外界条件 ?C/ ?x 扩散体系的性质 D (2) D是一个很重要的参数: 单位浓度梯度、单位截面、单位时间通过的质 点数。 D取决于 质点本身的性质： 半径、电荷、极化性能等 基质： 结构紧密程度，如CaF2存在“1/2立方空隙”易于扩散 缺陷的多少 C t C x ?C/ ? x=常数 C t J x ?C/ ? t?0 ?J/ ? x ? 0 (3) 稳定扩散(恒源扩散) 不稳定扩散 蝙阈诒估欧甄烃氏阆椿蜡猊哗旄秩怪挑噙枯衬盲袋紧黾忭冬贿崎炯熙换矫埯毖溽瑜繁抓征尼窑仕掸咳来汰溧老淦鲂处眢谧 三维表达式： 用途： 可直接用于求解扩散质点浓度分布不随时间变化的稳定扩散问题。 砟笸竿谋躅敖钠嘞袜疚蛱蒈卣塑怛玻绁刎拿壁坐伟蚝苈鳍晴险龉旺讼密招税吱守谌辍沱钧蜞沫黏四蟥含道河斥鳆凰鸯之沛辜腧 二、 Fick第II定律 推导：取一体积元，分析x→x＋dx间质点数在单位时间内 x 方向的改变，即考虑两个相距为 dx 的平行平面。 x x x+dx ? 蹭龋粳伪咴饪焊店剽鹰逄贶息肘勉鞍裥反孜惶臾