扩散-5-扩散的热力学分析和影响因素.pdfVIP

第第7.5 7.5 扩扩散散的的热热力力学学分分析析和和扩扩散散系系数数的的影影响响因因素素 一一、、扩扩散散的的热热力力学学分分析析 11..扩扩散散现现象象：： 由菲克第一定律：由菲克第一定律： 扩扩散散中中物物质质的的流流动动是是从从浓浓度度高高处处流流向向浓浓度度低低处处，，如如果果浓浓度度梯梯度度消消失失 ，，各各处处的的浓浓度度相相等等，，就就 不不应应该该再再出出现现物物质质的的传传输输，，在在一一般般的的情情况况下下可可以以解解释释许许多多现现象象。。在在固固体体材材料料中中，，物物质质的的迁迁移移((扩扩散散))会会出出现现 从从低低浓浓度度向向高高浓浓度度处处聚聚集集。。 但但在在某某些些情情况况下下，，如如过过饱饱和和固固溶溶体体的的调调幅幅分分解解过过程程中中,,会会出出现现由由浓浓度度低低处处向向浓浓度度高高处处扩扩散散的的现现象象，，扩扩 散散的的结结果果是是溶溶质质原原子子由由低低浓浓度度向向高高浓浓度度去去的的富富集集过过程程。。即即出出现现了了所所谓谓 ““上上坡坡扩扩散散””。。此此外外固固体体电电解解质质中中的的 带带电电离离子子在在电电场场或或磁磁场场的的作作用用下下，，也也会会产产生生 ““上上坡坡扩扩散散””。。 要要解解释释上上坡坡扩扩散散的的现现象象，，必必需需用用热热力力学学来来讨讨论论扩扩散散过过程程的的实实质质，，因因为为扩扩散散的的自自发发进进行行方方向向也也必必然然是是化化 学学位位降降低低的的方方向向。。 《 扩散-5-扩散的热力学分析和影响因素 》 - 1/25页 - 一一、、扩扩散散的的热热力力学学分分析析 根据热力学理论，在本质上扩散的真正驱动力不是浓度梯度而是化学位梯度。根据热力学理论，在本质上扩散的真正驱动力不是浓度梯度而是化学位梯度。 设设AA,,BB两两组组元元组组成成的的单单相相固固溶溶体体，，两两组组元元的的摩摩尔尔数数分分别别为为nn 和和nn ，， AA BB 当当AA 、、BB组组元元的的摩摩尔尔数数变变化化ddnn 和和ddnn 时时，，系系统统自自由由焓焓的的变变化化：： AA BB 在在等等温温和和等等压压条条件件下下：： 其其中中μμ 称称为为组组元元AA 的的偏偏摩摩尔尔自自由由焓焓、、化化学学位位或或化化学学势势。。 AA 对对于于多多组组元元体体系系，，若若nn 是是组组元元ii的的摩摩尔尔数数，，则则组组元元ii的的化化学学位位:: ii 化化学学位位是是一一个个势势函函数数，，在在热热力力学学中中的的作作用用与与势势能能在在重重力力场场中中的的作作用用相相同同。。势势能能函函数数对对距距离离导导数数就就是是力力函函数数；； 《 扩散-5-扩散的热力学分析和影响因素 》 - 2/25页 - 第第7.5 7.5 扩扩散散的的热热力力学学分分析析和和扩扩散散系系数数的的影影响响因因素素 一一、、扩扩散散的的热热力力学学分分析析 若若一一系系统统中中由由于于化化学学成成分分不不同同或或其其他他原原因因，，出出现现了了化化学学位位随随距距离离xx 的的变变化化，， 此此时时原原子子会会在在xx方方向向上上受受到到一一个个化