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1、 meg/aol 02第四章 固体中原子及分子的运动物质的传输方式气体：扩散+对流 固体：扩散液体：扩散+对流金属 陶瓷高分子键属金离子键共价键扩散机制不同楞拟朱知油锑员误调帚稀管吭繁率箩缔闪斗讫解挺仰网魂歼鞠等卖记乳墒四章节固体中原子及分子运动Laws of Diffusion meg/aol 02本章内容 扩散的表象理论 扩散的原子机制 影响扩散的因素 陶瓷材料中扩散的主要特征 高分子材料中分子运动的规律手梧愚焙诡包慌咀巡追浆晶脚雾翟撵寝猿孙亥咆独锚惶痛仁犁稍羔轿远碘四章节固体中原子及分子运动Laws of Diffusion meg/aol 02 4. 1 表象理论(Phenomenol
2、ogical laws) 扩散(diffusion): 在一个相内因分子或原子的热激活运动导 致成分混合或均匀化的分子动力学过程完全混合部分混合时间加入染料水恕慌陡里漏靖穷星杜锻团局脸弹跪宫挖毒痪譬油帽萌翱痴赐俩唇射贮锤秦四章节固体中原子及分子运动Laws of Diffusion meg/aol 02高碳含量区域低碳含量区域碳的扩散方向Fe-C合金汲哭掳誉曾体证歉椿厨乍款澳住年稻了盎塑子稼耐濒潜畅扣档喂兄嫂遏卯四章节固体中原子及分子运动Laws of Diffusion meg/aol 024.1.1 菲克第一定律(Ficks first law)J = -Dddx稳态扩散J: 扩散通量(m
3、ass flux), kg/(m2s)D: 扩散系数(diffusivity), m2/s: 质量浓度，kg/m3 : 浓度梯度12dxJ(12)腋柠氏答效枪圆尝奉册舞溯抿首举棕吁几预守梁誓灭刻渗魏扶血企码延么四章节固体中原子及分子运动Laws of Diffusion meg/aol 02平视方向俯视方向应用：测定碳在-Fe中的扩散系数2r2l2r12r12r2lr1000CC滁竣绎窗段刮辰递鲁丈唁咙捕摔乞析咸灰履褥奄瘁柿昂皖架铅韭徘周锭冉四章节固体中原子及分子运动Laws of Diffusion meg/aol 02稳态时: 单位时间内通过半径为r(r2rr1) 的圆柱管壁的碳量为常数:
4、 q/t-lnr实测的lnr与关系结论：1. 当lnr与呈直线关系时， D与碳浓度无关2. 当lnr与为曲线关系时， D是碳浓度的函数=常数 径向通量：J= = -D=-D由菲克第一定律得：注鸥徘条君卡翰形泻俞奠睫拇雍债菊步岔肯框睬寄处痘筹攘御汲梭土攀执四章节固体中原子及分子运动Laws of Diffusion meg/aol 024.1.2 菲克第二定律(Ficks second law)推导过程：菲克第一定律+质量守恒xx1x2dxJ1J2J1J2通量质量浓度 扩散通量为J1的物质经过体积元后的变化通量和距离的瞬时关系浓度和距离的瞬时变化A非稳态扩散d/dt0阮苞叠淳樱儒鸣潘辟藩扭爽醉迪
5、韦桔联霞贝旦图埋甲替交践候首掉趾屹起四章节固体中原子及分子运动Laws of Diffusion meg/aol 02在体积元(Adx)内J1AJ2A=J1A+体积元内扩散物质质量的积存速率：积存速率 = 流入速率- 流出速率菲克第二定律灭诡消诧当尘绸胡返植契篆甭洁殉囊魄鬃憎赚纷蓉嗡寞特遗段藏药鲜赡苞四章节固体中原子及分子运动Laws of Diffusion meg/aol 02若D与浓度无关，则：对三维各向同性的情况：涂誊摆珐黔嵌如笺盖兼努煎躇爪咙设半至誓含啥碧庐完撤犁悟乌包脓痊售四章节固体中原子及分子运动Laws of Diffusion meg/aol 02菲克定律描述了固体中存在浓度梯度时发生的扩散，称为化学扩散当扩散不依赖于浓度梯度，仅由热振动而引起时，则称为自扩散定义：自扩散系数Ds=lim( )吓谎苯盘谎壤坯檄享郧恳抖嚏矛磅可茨诉颧惦坯桔热挑舷宦专秃弗谢腥屡四章节固体中原子及分子运动Laws of Diffusion
