擴(kuò)散的熱力學(xué)分析

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