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1、擴(kuò)散的熱力學(xué)分析第1頁(yè),共10頁(yè),2022年,5月20日,13點(diǎn)17分,星期三一、擴(kuò)散的產(chǎn)生 單相體系由i,j兩組元組成,摩爾分?jǐn)?shù)分別為ci和cj ,恒溫恒壓時(shí),體系的自由能變量dG: 若兩點(diǎn)間化學(xué)勢(shì)i不相等,則i原子就會(huì)在兩點(diǎn)間發(fā)生移動(dòng),產(chǎn)生擴(kuò)散現(xiàn)象??梢?jiàn),擴(kuò)散是在不同化學(xué)勢(shì)兩點(diǎn)之間進(jìn)行的,原子由化學(xué)勢(shì)較高之處遷至較低之處,直至化學(xué)勢(shì)相等。第2頁(yè),共10頁(yè),2022年,5月20日,13點(diǎn)17分,星期三二、菲克第一定律 1mol的組員i從化學(xué)勢(shì)較高( iO )的O點(diǎn)擴(kuò)散到化學(xué)勢(shì)較低( iO )的O點(diǎn),距離設(shè)為x則:擴(kuò)散的動(dòng)力:化學(xué)勢(shì)梯度作用于一個(gè)i原子在x方向遷移的動(dòng)力Xi:第3頁(yè),共10頁(yè),
2、2022年,5月20日,13點(diǎn)17分,星期三由于擴(kuò)散通量J正比于擴(kuò)散動(dòng)力,因此:對(duì)理想溶液,或菲克第一定律二、菲克第一定律擴(kuò)散通量的普遍方程第4頁(yè),共10頁(yè),2022年,5月20日,13點(diǎn)17分,星期三三、菲克第二定律 設(shè)Bi為單位擴(kuò)散動(dòng)力作用下原子遷移的速率,則在擴(kuò)散動(dòng)力Xi作用下i原子的平均擴(kuò)散速率i為 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直界面上單位面積的原子數(shù)ni:第5頁(yè),共10頁(yè),2022年,5月20日,13點(diǎn)17分,星期三三、菲克第二定律 在x和(x+dx)處的兩個(gè)垂直于x軸平行面間,每單位體積單位時(shí)間內(nèi),i原子的增量為:而第6頁(yè),共10頁(yè),2022年,5月20日,13點(diǎn)17分,星期三三、菲克第二定律菲克第二定律其中:第7頁(yè),共10頁(yè),2022年,5月20日,13點(diǎn)17分,星期三四、擴(kuò)散系數(shù)D0:i原子在理想固溶體中的擴(kuò)散系數(shù)或自擴(kuò)散系數(shù)由Gibbs-Duhem方程可得:第8頁(yè),共10頁(yè),2022年,5月20日,13點(diǎn)17分,星期三四、擴(kuò)散系數(shù)熵值增加,體系自由能降低。下坡擴(kuò)散 熵值減小,但內(nèi)能減小更多,體系的自由能仍然降低。上坡擴(kuò)散第9頁(yè),共10頁(yè),2022年,5月20日,13點(diǎn)17分,星期三T
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