Материаловедение поверхности и тонких пленок. Пичугин В.Ф. - 68 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

68
содержащей в общем случае аддитивные вклады от каждого из трех
градиентов с соответствующими коэффициентами
пропорциональности.
Такой поток, учитывающий линейные вклады градиентов,
называют диффузионным потоком, а физические процессы,
обеспечивающие эти три вклада, носят название термодиффузии
(
T
i
gradT), бара-диффузии (
P
i
gradP) и концентрационной
диффузии (
i
grad µ
i
). Последнее название связано с тем
обстоятельством, что химический потенциал i-го компонента
определяется его концентрацией c
i
, а именно:
iiiiii
ckTakT lnln
00
. (4.22)
Здесь химический потенциал отнесен к одной частице (с заменой R
= kN
A
на k), при этом a
i
= γ
i
c
i
— активность i-го компонента и γ
i
, —
коэффициент активности, зависящий в общем случае от концентраций
с
j
(j = 1, 2, . . ., K) всех компонентов системы.
На практике вклады термодиффузии и бародиффузии обычно
играют малозначительную роль и могут быть опущены в (4.21) по
сравнению с концентрационной диффузией, которая в этом случае
называется просто диффузией. Известно, что при неоднородном
распределении химического потенциала µ(r) происходит переход
частиц i-го сорта из области с большим значением µ
i
, в область с
меньшим его значением. В то же время градиент химического
потенциала всегда направлен в сторону его возрастания, что дает
i
=-|
i
| < 0. Это позволяет, используя выражение (4.22) и
равенство grad µ
i
= (dµ
i
/dc
i
) gradc
i
, записать плотность
диффузионного потока (4.21) в виде
Ji =-D
i
gradc
i
, (4.23)
где D
i
= |
i
(кТ/с
i
)(1+dlnγ
i
/dlnc
i
) — коэффициент диффузии,
имеющий размерность см
2
/сек. В общем случае коэффициент
диффузии для любого i-го компонента является функцией
температуры и концентраций всех компонентов, так как для
многокомпонентных систем γ
i
=f(T,c
1
, с
2
,...,с
к
). Однако при небольших
пространственных неоднородностях в сильно разбавленных
растворах пренебрегают зависимостью от концентраций и
учитывают лишь температурную зависимость D
i
(T).
Известно, что для газов эта зависимость обычно имеет вид D(T)
= D
o
(T/298)
m
, где т = 1,5-2 и по порядку величины D
о
= 0,1-1,0см
2
/сек.
Для жидкостей и твердых тел температурная зависимость D(T)

Страницы