擴散通量

固態材料在擴散過程中,根據某處物質質量濃度的變化情況,可將擴散分為穩態擴散和非穩態擴散 兩大類。擴散通量便是描述這些擴散現象的物理量。 其定義為:單位時間垂直通過擴散方向x的單位面積的物質的流量 。

擴散通量 擴散通量

菲克第一定律(見菲克定律):;其中J為擴散通量,D為擴散係數,ρ為擴散物質的質量濃度,x為擴散方向 。

擴散係數的定義為:當濃度為一個單位時,單位時間內,垂直通過擴散方向x的單位面積的物質流量 。

而擴散係數的定義少了“當濃度為一個單位時”,從菲克第一定律不難看出,其實擴散係數的數學意義就是 :擴散通量與濃度梯度之比,即與“當濃度為一個單位”的意義吻合。

其中負號的意思是擴散從高濃度向低濃度自發進行。ρ與x為線性關係,隨著x的增加ρ增加,即濃度梯度增加,斜率為正。而擴散的方向正好從高濃度向低濃度進行,於是在前加負號。(這裡不考慮“上坡擴散”的因素)

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