菲克定律

北京科技大学 冶金工程专业 《冶金物理化学》 期末考试 专题辅导

(1

菲克定律

菲克第一定律 扩散流密度与扩散组元浓度梯度间关系

菲克定律

称为菲克第一定律。扩散流密度与在扩散介质中的浓度梯度成正比, 比例常数称为扩散系数。

dc

0

dc

菲克第二定律 ,体系中发生的是非稳态扩散。在一维体系中,单位体积单位时间浓度随的变化等于在该方向

稳态扩散特征是dt。在物质的浓度随时间变化的体系中,即dt

0

JA,x cA上通量,这既是菲克第二定律,其数学表达式为

t x

cA cA

(DA) t x x

若DA为常数, 即可以忽略DA随浓度及距离的变化,

菲克定律

在x-y-z三维空间中, 则菲克第二定律的表示式为

(2)掌握 D为常数时费克第二定律的几个特解

扩散偶问题

如图4-1-2

初始条件 t=0,x>0,c=0 ; 边界条件 t>0, x=0, c=

2

c02

;

菲克定律

x= , c = 0

02Dte

x

cc

解方程c D ,得 c (1 2 tπ x2

2

d )

不同扩散时间后,扩散偶中扩散组元的浓度分布

02Dte

x

2

2Dt

2Dt

d

为积分函数 。 (式中

c02

(1 erx2Dt

)称为误差函数, 记作erf

于是 c(x,t) )

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