質(zhì)量傳輸(編輯修改稿)
2025-02-07 23:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 干時(shí)間后，因溶質(zhì)原子的遷移而逐漸達(dá)到成分均勻。 雖然固體金屬中單個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，但從大量溶質(zhì)原子的統(tǒng)計(jì)來(lái)看顯然有更多的原子是自濃度高的一邊移向濃度低的另一邊擴(kuò)散，即存在著溶質(zhì)原子的擴(kuò)散流。 菲克第一定律 A. Fick 指出： 在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于擴(kuò)散方向的單位截面積的擴(kuò)散物質(zhì)流量 (稱(chēng)為擴(kuò)散通量 J )與該截面處的濃度梯度呈正比。 這個(gè)規(guī)律稱(chēng)為菲克第一定律或擴(kuò)散第一定律。 設(shè)擴(kuò)散是沿著 x 軸方向進(jìn)行的，即濃度梯度為 d C / d x， 則 菲克第一定律 可寫(xiě)成方程式 ： dxdCDJ ??D —— m2 / s J —— kg / s . m2 用化學(xué)位表示的菲克第一定律： 求出的是 瞬時(shí)物質(zhì)通量 ，但傳質(zhì)過(guò)程會(huì)引起體系內(nèi)濃度梯度隨時(shí)間發(fā)生變化，即出現(xiàn)了濃度場(chǎng)。 dxdCDJ ?? 濃度場(chǎng)隨時(shí)間發(fā)生變化的擴(kuò)散傳質(zhì)狀態(tài)稱(chēng)為不穩(wěn)定 (或非穩(wěn)態(tài) )擴(kuò)散傳質(zhì)。 對(duì)于不穩(wěn)定擴(kuò)散傳質(zhì)，并且擴(kuò)散過(guò)程無(wú)化學(xué)反應(yīng)，可根據(jù)質(zhì)量守恒定律，通過(guò)對(duì)體系中微元體列出質(zhì)量平衡式，就可獲得濃度場(chǎng)的微分方程，得出 菲克第二定律 。 菲克第二定律 為簡(jiǎn)化問(wèn)題的研究，這里只討論在 x軸方向上的一維擴(kuò)散問(wèn)題。 如圖所示，單位時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散輸入和輸出微元體（ Δ xΔ yΔ z） 的摩爾濃度的差值為： 同除（ Δ xΔ yΔ z） ? ? tczyxzyJJ ixxixi ????????? ????0??x22xDtcxJtciii
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