菲克第二定律
菲克第二定律是在第一定律的基础上结合质量守恒方程推导出来的,预测了扩散导致浓度随时间的变化,是一个抛物型偏微分方程。
基本信息
中文名,菲克第二定律
表达式,J=-DdC/dx
提出者,菲克
目录,菲克定律的提出
早在1855年,菲克就提出了:在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量(称为扩散通量Diffusion flux,用J表示)与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成正比,也就是说,浓度梯度越大,扩散通量越大。这就是菲克第一定律,它的数学表达式如下:
J=-DdC/dx······(1)
式(1)中, D称为扩散系数(m/s),C为扩散物质(组元)的体积浓度(原子数/m或kg/m),dC/dx为浓度梯度,“–”号表示扩散方向为浓度梯度的反方向,即扩散组元由高浓度区向低浓度区扩散。扩散通量J的单位是kg / m·s。扩散系数(Diffusion coefficient)D是描述扩散速度的重要物理量,它相当于浓度梯度为1时的扩散通量,D值越大则扩散越快。对于固态金属中的扩散,D值都是很小的,例如,1000℃时碳在γ-Fe中的扩散系数D仅为10m/s数量级