《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）04 固体中原子及分子的运动

第四章固体中原子或分子的运动扩散定律及其应用扩散的微观机制扩散的驱动力及反应扩散影响扩散的因素THEEND

第四章 固体中原子或分子的 运动 扩散定律及其应用 扩散的微观机制 扩散的驱动力及反应扩散 影响扩散的因素 THE END SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XI`AN JIAOTONG UNIVERSITY

原子、分子平衡位置热振动能量起伏克服势垒跃迁到新位置原子迁移大量原子的迁移单个原子的运动有规律无规律普遍存在有外力作用

定义：由于热运动导致原子（分子）在介质中的迁移现象

第一节扩散定律及其应用THE LAW OF DIFFUSION ANDITS APPLICATION菲克第一定律(稳态扩散菲克第二定律(非稳态扩散）THEEND

第一节 扩散定律及其应用 THE LAW OF DIFFUSION AND ITS APPLICATION 菲克第一定律(稳态扩散) 菲克第二定律(非稳态扩散 ) THE END SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XI`AN JIAOTONG UNIVERSITY

菲克第一定律（稳态扩散1）条件：浓度分布与时间1无关，仅与位置x有关的情况即：适用于稳态扩散情况

一、菲克第一定律(稳态扩散)

2）公式：由高浓度指向低浓度（与梯C体积浓度度方向相反）（单位体积原dc子（质）量）浓度梯度dx扩散通量：找：距扩散源单位时间，垂直于的距离扩散方向，通过单扩散系数位面积的物质量3）说明：J个D个，dc/dx个L符合适用条件的情况并不多，一般dc/dx要随t变化因此发展了菲克第二定律

菲克第二定律（非稳态扩散.dc/dt士0）二、1）条件：浓度分布与时间t、均有关的情况即：适用于非稳态扩散情况2）公式：aOC福D2otox

二、菲克第二定律(非稳态扩散,dc/dt≠0 )

3）积存量与积存率瞬时浓度×微元体积=积存量流入量一流出量=积存量a（积存量α（瞬时浓度×微元体积）积存率atata（流入量）（流出量）积存量二积存率atatata（积存量）二积存率at流入率一流出率=积存率对同一微元体，两种方法求得的积存量、积存率应相等

4）公式推导o(C.AdxacAdr(1)ototdxa(JA)J,A-JdbJ.AJiAaxJ2A-dx(2)ax1aca式(1)=式（2)Adx=AdxotaxacaJ化简得：ataxacJ=-D?axa'coca&coCacD即：Da2ataxaxOxot

三、扩散定律的应用1.扩散第一定律的应用一求扩散系数D1）思路dc11dxoc可以应用第一定律满足建立条件：0二at求Doc找出直接或间接的方法测定J和ox

三、扩散定律的应用 1. 扩散第一定律的应用