《6.3 擴散的熱力學(xué)方程.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《6.3 擴散的熱力學(xué)方程.pdf（8頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、 擴散熱力學(xué)研究的問題：擴散熱力學(xué)研究的問題：目標：目標：將擴散系數(shù)與晶體結(jié)構(gòu)相聯(lián)系；將擴散系數(shù)與晶體結(jié)構(gòu)相聯(lián)系；對象：對象：單一質(zhì)點單一質(zhì)點多種質(zhì)點。多種質(zhì)點。平衡條件：平衡條件：0 xuxC xu 推動力：推動力：6.3 擴散的熱力學(xué)方程擴散的熱力學(xué)方程 動力學(xué)理論的不足：動力學(xué)理論的不足：(1)僅僅從宏觀上描述擴散質(zhì)點所遵循的規(guī)律；僅僅從宏觀上描述擴散質(zhì)點所遵循的規(guī)律；(2)沒指出擴散推動力。沒指出擴散推動力。推導(dǎo)推導(dǎo)D：假設(shè)假設(shè):在多組分中在多組分中 質(zhì)點由高化學(xué)位向低化學(xué)位擴質(zhì)點由高化學(xué)位向低化學(xué)位擴 散，質(zhì)點所受的力散，質(zhì)點所受的力 xuFii Vi Fi 高高u 低低u 對象：一

2、體積元中對象：一體積元中 多組分中多組分中i 組分組分質(zhì)點的擴散質(zhì)點的擴散i質(zhì)點所受的力：質(zhì)點所受的力：xuFii 相應(yīng)質(zhì)點運動平均速度相應(yīng)質(zhì)點運動平均速度Vi正比于作用力正比于作用力Fi xuBFBViiii (Bi為單位作用力下為單位作用力下i 組分質(zhì)點的平均速度或淌度組分質(zhì)點的平均速度或淌度)組分組分i質(zhì)點的擴散通量質(zhì)點的擴散通量 JiCiVi Ci單位體積中單位體積中i組成質(zhì)點數(shù)組成質(zhì)點數(shù) Vi 質(zhì)點移動平均速度質(zhì)點移動平均速度 xuBCJiiii .則則xCCuBCJiiiiii .xCDii JiiiiiiiiCuBCuBCDln.iiiiNCmolNCClnln)(分數(shù)iiiiN

3、uBDln 設(shè)研究體系不受設(shè)研究體系不受外場作用外場作用，化學(xué)位為系統(tǒng)組成，化學(xué)位為系統(tǒng)組成活度和溫度活度和溫度的函數(shù)。的函數(shù)。00 uuRTLnauRTLnNiiiiiiNerst-Einstein方程方程 或擴散系數(shù)的一般熱力學(xué)方程或擴散系數(shù)的一般熱力學(xué)方程 uRT LnNLniii0()uLnNRTLnLnNiiii(1)DB RTLnLnNiiii(1)有緣學(xué)習(xí)更多+謂y g d 3 0 7 6 考證資料或關(guān)注桃報：奉獻教育（店鋪）理解：理解：iiLnNLn 1擴散系數(shù)熱力學(xué)因子擴散系數(shù)熱力學(xué)因子 對于理想混合體系，活度系數(shù)對于理想混合體系，活度系數(shù) iiiiRTBDD *1*iD自擴

4、散系數(shù)自擴散系數(shù)；Di組分組分i的的分擴散系數(shù)分擴散系數(shù)，或，或本征擴散系數(shù)本征擴散系數(shù))1(iiiiLnNLnRTBD 對于非理想混合體系：對于非理想混合體系：DB RTLnLnNiiii(1)此時，此時，Di0，從高濃度，從高濃度低濃度擴散，屬于正擴散低濃度擴散，屬于正擴散 結(jié)果：使溶質(zhì)趨于均化。結(jié)果：使溶質(zhì)趨于均化。結(jié)果：溶質(zhì)偏聚或分相。結(jié)果：溶質(zhì)偏聚或分相。有緣學(xué)習(xí)更多+謂y g d 3 0 7 6 考證資料或關(guān)注桃報：奉獻教育（店鋪）分相使體系自由能降低分相使體系自由能降低 如如75SiO2-20B2O3-5Na2Omol%玻璃玻璃在在500-600 C下熱處理可得到富下熱處理可得到

5、富SiO2和富硼酸鈉的兩相和富硼酸鈉的兩相。這說明物這說明物系中各組分在化學(xué)位梯度的推動下系中各組分在化學(xué)位梯度的推動下，質(zhì)點由低濃度向高濃度區(qū)擴散質(zhì)點由低濃度向高濃度區(qū)擴散，而而是是SiO2富集于一相富集于一相，富硼酸鈉富集富硼酸鈉富集于另一相于另一相。玻璃分相的透射電鏡照片玻璃分相的透射電鏡照片 晶界是一種結(jié)構(gòu)缺陷晶界是一種結(jié)構(gòu)缺陷，由于晶由于晶界處質(zhì)點的變形排列而具有界處質(zhì)點的變形排列而具有較高較高的的能量能量，因此具有吸附外來雜質(zhì)的能因此具有吸附外來雜質(zhì)的能力力。如果晶體中的雜質(zhì)質(zhì)點被晶界如果晶體中的雜質(zhì)質(zhì)點被晶界表面吸附后能使表面吸附后能使晶界處的表面能降晶界處的表面能降低低，雜質(zhì)質(zhì)點便會偏聚在晶界上雜質(zhì)質(zhì)點便會偏聚在晶界上，使其在晶界處的濃度增大使其在晶界處的濃度增大。