第十一讲扩散定律
1.扩散第一定律
考点再现:08、09年出现了证明扩散第一定律的题目,而10年出现了用误差函数解决扩散第二定律的问题,所以按照往年的经验,扩散第一定律和扩散第二定律必考其一,所以这部分比较重要,分值会在8至10分,题型还是简答。
考试要求:理解,记忆,并且要求会推导出扩散第一定律。
知识点
在气体或者液体中,物质的传输方式为(扩散)和(对流)。
★★★★
在固体中,物质的传输方式为(扩散)。
★★
菲克第一定律,条件——稳态扩散,即材料内部各处的浓度不随时间而变(dc/dt=0)★★★★★
单位时间内通过垂直于扩散方向单位截面的物质流量(称为扩散通量J)与该出的浓度梯度成正比。
J为扩散通量;D为扩散系数;dc/dx为浓度梯度。
由扩散第一定律可以得到一下几点结论:★★★
(1)只要有浓度梯度,就会有扩散。
(2)扩散通量的大小与浓度梯度成正比
(3)扩散方向与浓度梯度正方向相反,即扩散的宏观流动总是从溶质浓度高的向浓度低的方向进行。
2.扩散第二定律
考点再现:10年已经出现了扩散第二定律的内容,相对来说11年考的可能性就要小一些,但是不能完全忽视,毕竟08,09还都考了扩散第一定律了,考试方式很固定,即误差函数法解扩散第二定律。
考试要求会用误差函数法解题,会计算,知道每个字母所代表的意义,对于一些题目,能够从中抽象出问题。
知识点
扩散第二定律的表达★★★
条件,非稳态扩散,即材料内部溶质浓度随时间改变。
dc/dt≠0
因为这个公式相对比较复杂,所以对于这个公式的推导并不作为考试的要求,这一部分我们只需要把公式记住就可以了。
利用误差函数分布作为扩散第二定律的解★★★★★
现对书中的例题进行讲解
注:公式中,C0为初始浓度,C为某一点的浓度,Cs为表面浓度,x为浓度为C的那一点的深度,t为所需要的时间,将计算得到的结果查询误差函数表,就可以得到最后的结论。
同学们,以上就是第十一讲的主要内容,考点只有两个,即扩散第一定律的证明和用误差函数法解扩散第二定律,这两个考点都是非常重要的,每年二者必考其一,好了这一讲就到这里。
敬请关注天津大学材料学院金属专业研究生入学考试专业课金属材料科学基础第十二讲扩散机制以及影响扩散因素、扩散驱动力。