Химический потенциал как движущая сила диффузии

Вывод правильного уравнения диффузии должен исходить из того, что скорость изменения концентрации одного из компонентов определяется градиентом его химического потенциала (последний и является движущей силой диффузии) [c.123]

При этом предполагается, что на границах фаз практически установилось термодинамическое равновесие и, следовательно, концентрации компонентов на внутренней и внешней поверхностях слоя окалины можно считать постоянными. Движущей силой диффузии ионов и электронов является различие в значениях химического потенциала неметалла на обеих границах фаз слоя окалины, скорость же диффузии, а следовательно, и скорость окисления зависит еще и от концентрации дефектов в слое окалины. [c.19]

Утверждение, что градиент химического потенциала является движущей силой диффузии внедренных атомов, концентрация которых мала, было подтверждено в двух предшествующих параграфах. Изучавшаяся там модель была упрощением явления диффузии в реальном сплаве, содержащем внедренные атомы, потому что атомы примеси, располагающиеся в узлах, рассматривались как неподвижные. При исследовании действительной ситуации, когда все компоненты могут двигаться, возникают трудности, для преодоления которых удобно воспользоваться феноменологическим подходом. Интересно, что уравнение, ранее полученное для потока внедренных атомов, по виду очень близко уравнению, учитывающему движение атомов примеси, размещающихся по узлам решетки. Уравнение для потока (2.486) в случае, если "УТ и Е равны нулю, можно записать следующим образом [c.60]

Диффузию атомов основного вещества называют самодиффузией, а атомов примеси — гетеродиффузией. Движущей силой диффузии является градиент химического потенциала /х, наличие которого может быть вызвано различными причинами. Согласно термодинамике необратимых процессов для диффузии в одном направлении (простейший случай) количество вещества, продиффундировавшего в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению диффузии, то есть плотность диффузионного потока атомов М, пропорционально этому градиенту химического потенциала [c.284]

Химический потенциал как движущая сила диффузии. Коэффициент взаимной диффузии Dab в уравнении (11.27) показывает, что поток диффундирующего компонента пропорционален градиенту концентрации. На диффузию влияет не только градиент концентрации, но,например, и силовые поля, окружающие молекулы [59, 210]. Однако эти силовые поля являются сложной функцией состава, а также температуры и давления. Таким образом, не следует ожидать, что потоки будут линейно зависеть от градиента концентрации [59], Любой недо- [c.470]

В многокомпонентных системах, каковые представляют собой современные технические сплавы, движущей силой диффузионного перераспределения элементов служат не градиенты их концентраций, а градиенты химических потенциалов элементов. Последний определяет изменения свободной энергии локального объема твердого раствора или фазы данного состава при добавлении одного моля диффундирующего элемента. В свою очередь, химический потенциал будет зависеть от термодинамической активности элемента, определяемой его концентрацией и взаимодействием с другими элементами, находящимися в растворе. Одни из них могут повышать, другие — понижать активность диффундирующего элемента. Диффузия элемента идет от зон, где его активность выше, в зоны, где она ниже. В этом случае возможна так называемая восходящая диффузия, при которой поток элемента направлен против градиента концентраций, т. е. в сторону увеличения концентрации элемента. При этом на первом этапе пребывания сплава при высоких температурах возможно усиление МХИ некоторых элементов, а затем после перераспределения других элементов — выравнивание их концентрации по объему. [c.508]

Образующаяся при коррозии на металлической поверхности оксидная пленка по своим защитным свойствам обычно разделяется на два типа —плотную и пористую. При возникновении плотной оксидной пленки коррозия контролируется твердофазной диффузией реагентов. Если на поверхности металла возникает пористая оксидная пленка, то лимитирующими факторами окисления являются одновременно скорость химических реакций на границах фаз между металлом и оксидом и диффузия в газовой фазе через оксидную пленку. В плотных и пористых оксидных пленках основной движущей силой реагентов является градиент химического потенциала по толщине пленки, возникающий от разности химического состава в направлении от металла к наружной поверхности оксида либо разности концентрации кислорода на границах металл —оксид и оксид — окружающая среда. Иногда [c.47]

Из термодинамики критических явлений известно, что критическая точка двойного раствора характеризуется превращением в нуль первой и второй производных от химических потенциалов компонентов по составу. Отсюда следует, что создание градиента концентраций в критической точке двойного раствора не сопровождается градиентом химического потенциала. Так как по положениям термодинамики необратимых процессов движущей силой изотермической молекулярной диффузии является градиент химического потенциала, то в критической точке двойного раствора молекулярная диффузия прекратится, несмотря на существование градиента концентраций. [c.228]

В многокомпонентных системах, какими являются современные технические сплавы, движущей силой диффузионного перераспределения элементов является не градиент концентраций, а градиент его химического потенциала. Последний определяет изменения свободной энергии локального объема твердого раствора или фазы данного состава прн добавлении одного моля диффундирующего элемента. В свою очередь химический потенциал будет зависеть от термодинамической активности элемента, определяемой его концентрацией и взаимодействием с другими элементами, находящимися в растворе. Одни из них могут повышать, другие — понижать активность диффундирующего элемента. Диффузия элемента идет от зон, где его активность выше, в зоны, где она ниже. В этом случае возможна [c.117]

В сложнолегированных сплавах может иметь место восходящая диффузия, когда миграция атомов идет в сторону увеличения градиента концентрации. Это связано с тем, что в общем случае движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала х х = Z, (d i dx), где L — коэффициент пропорциональности, определяющий скорость выравнивания химического потенциала. Кроме того, восходящая диффузия реализуется и в тех случаях, когда в результате перемещения вещества из объемов с меньшей концентрацией в с)б11емы с более высокой концентрацией уменьшаются напряжения, существовавшие в даинпм сплаве, [c.27]

Вопрос о соотношении В ш В был рассмотрен [25] также в рамках общей феноменологической теории, в которой движущей силой диффузии считается градиент химического потенциала (см.- 23). В, такой макроскопической теории не конкретизируется структура решетки, а также тин междоузлий, и результат может быть получен в общем виде для любых структур. При этом, однако, не удается получить явных выражений для коэффициентов В и В, а лишь соотношение между ними. В простейшем предельном случае, когда взаимодействие между атомами С мало и им можно пренебречь, по степень заполнения междоузлий р может быть любой, в такой теории были получены формулы для химических потенциалов меченых атомов С и их градиентов в случаях самодиффузии и химической диффузии. Для этого использовались общие формулы типа (23,34), определяющие плотности диффузионных потоков. Сравнение этих плотностей потоков в случаях самодиффузии и химической диффузии привело к установлению соотношения типа Даркена (ем. (23,41)) между В и /), имеющего вид (26,8). Таким образом, это соотношение оказывается справедливым не только в случае диффузии невзаимодействующих внедренных атомов по октаэдрическим междоузлиям ОЦК решетки, но и для общего случая любых структур решетки чистого (на узлах) металла и любых типов междоузлий. [c.273]

Основмые затны диффузии. Движущая сила диффузии определяется градиентом химического потенциала (свободной энергии) диффундирующего компонента dii/dx. Диффузионный поток J (количество вещества, продиффундировав-шего в единицу времени через единицу плош,ади, перпендикулярной направлению диффузии) пропорционален этому градиенту [c.279]

Идеология описания диффузии в двухкомпонентной системе подробно анализируется в работах Тарнера [3, 41. Автор приходит к разделяемой нами точке зрения, что в общем случае естественной движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала. Тарнер показал, что выбор разных двилотцих сил при описании диффузионного массопереноса приводит к несовпадающим между собой коэффициентам диффузии. [c.99]

Измерения, ясно показывающие, что движущей силой диффузии являются градиенты химического потенциала, а не концентрации, выполнены Даркепом [5]. Даркен сварил вместе 2 железных бруска, в первом содержалось 0,4% С, во втором — [c.67]

Применительно к диффузии основные положения теории Онзагера сводятся к следующему во-первых, движущей силой (причиной появления диффузионного потока) является не градиент концентрации ( у С), а градиент химического иотенциала (у ц), во-вторых, поток i-Toro компонента зависит от всех имеющихся в системе градиентов, будь то градиенты химических потенциалов других компонентов, градиент температуры, электрического потенциала и т. д. Первое положение важно при анализе вопроса о различии между самодиффузией и гетеродиффузией (или химической диф фузией). [c.105]

Термодинамически возникновение химической микронеоднородности при полиморфном превращении объясняется различной растворимостью элементов а- и р-фазах. После перехода титана из р- в а-состояние элементы, стабилизирующие р-фазу и имеющие ничтожную растворимость в а-фазе, вытесняются на поверхность раздела этой фазы. Как только в матричной фазе появляются продукты превращения, на границе фаз возникает градиент химического потенциала, который и является движущей силой процесса перераспределения чужеродных атомов. Однако процесс гетерогенизации идет во времени и, кроме термодинамического фактора, надо учесть кинетические возможности реализации процесса перераспределения примесных атомов, который осуществляется посредством диффузии. В описанных опытах вызывала удивление большая скорость перераспределения атомов, в том числе тех, которые образуют твердые растворы замещения никеля, хрома и др. в процессе охлаждения они перемещались на большие расстояния (десятки микрон). Был сделан ориентировочньга расчет времени диффузии никеля на расстояние, равное ширине иглы а-фазы, в сплаве ВТ-5 и определен коэффициент диффузии никеля в интервале температур перераспределения. Оценка показала, что при перераспределении примесей в процессе охлаждения имеет место ускоренная диффузия (приблизительно на 4 порядка). [c.343]

Особенности диффузии при трении (глубина диффузионной зоны, скорость диффузии, энергия активации процесса) связаны с возникающими при трении большими градиентами деформации (даже при сравнительно малых номинальных Нагрузках) и температуры в поверхностных слоях. Многократные тепловые и силовые внешние воздействия на металл изменяют его химический потенциал, что является основной движущей силой интенсивных диффузионных потоков. Приведенные далее экспериментальные результаты убедительно показывают, чтодиффузия в условиях трения й изнашивания является основным процессом ] адмиро -вании структуры, определяющей. уровень. износостойкости. [c.150]

Исследования молекулярной диффузии вблизи критической точки равновесия двойных жидких систем и систем жидкость—пар показали, что в таком случае закон Фика (14-1) непригоден и <в качестве движущей силы нужно принимать градиент хи-мическэго потенциала V . где ф=1+57 — энтропия [Л. 121]. Выражение закона Фика через градиент химического потенциала является более, общей формой этого уравнения Л. 70, 73, 160]. [c.320]

Строго говоря, движущей силой процесса молекулярной диффузии является градиент химического потенциала вещества (под химическим потенциалом, как известно, цонимают частные производные характеристических функций по числам молей компонентов Ni при всех других постоянных параметрах состояния, например дH/8Ni = = дG дN , где Я-энтальпия, [/-внутренняя [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...