Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 31 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
31
Dung lượng
1,98 MB
Nội dung
KHUẾCH TÁN VÀ CHUYỂN PHA PHƯƠNG TRÌNH NERST EISTEIN Khuếch tán trình chuyển chất nhằm cân Động lực trình lực f ( f không lực học) Tác dụng làm phần tử i dịch chuyển vận tốc v i Tốc độ tỷ lệ với động lực trình, Ta viết: vi ~ f vi f = - Bi.vi Bi f Phương trình Nerst – Einstein cho phản ứng hóa học G hóa i ni phần tử : Nếu f theo phương x lên f d i f Dòng cấu tử qua đơn vị diện N dx tích vuông góc đơn vị thời gian vi vi Bi f d i N dx d i Ji Bi ci N dx PHƯƠNG TRÌNH NERST- EISTEIN CHO DÒNG ION, ĐỘ DẪN ION Theo phương trình Nerst - Eistein v J Ji Bi i Bi i E i f x zN x N – số hạt tích điện (ion) chuyển động Z – điện tích hạt So với đ.l Fick I: Di = kT.Bi Cường độ dòng điện: Ji = .zBi.E Độ dẫn điện tương đương với độ linh động: zN.Bi N z i Di kT PHƯƠNG TRÌNH NERST- EISTEIN CHO CHÊNH LỆCH NỒNG ĐỘ d i Ji Bi ci N dx Neáu RT dci di = RT.d(lnci)J i Bi N dx Coi: Di = kT.Bi (k số Boltzman) Tương đương với phương trình Fick I ci J i Di x ĐỊNH LUẬT FICK I J dòng nguyên tử khuếch tán ổn định J D dc JI dx cx = c0 D = hệ số khuếch tán (m2s-1) dc dx dx J i Di = Gradient nồng độ (m-4) Ji ~ ci x ci x cx+dx = c1 J i Di ci x Trong điều kiện khuếch tán ổn định, dòng khuếch tán nguyên tử hệ số khuếch tán D nhân với gradient khuếch tán dc/dx Ví dụ: Hệ số khuếch tán Fe (FCC) 500oC x 10-15 m2/S ĐỊNH LUẬT FICK II Cho dịng khơng ổn định, C=f(t,x) J x Di ci x J dx x dx ci ci D (D ) dx x x x J x dx J x ci ci ci J x dx J x ( D ) D x x x ci ci D x = 0, C = Co với x > 0, C = CS với x = (const surf conc.) C = Co for x = CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN TRONG CHẤT RẮN Khuếch tán: chuyển vận nhằm cân nồng độ vật chất Động lực: chênh lệch nồng độ T > K tồn sai sót điểm có khuếch tán tinh thể (H7.1) Các hình thức tự khuếch tán tinh the CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN TRONG CHẤT RẮN Hai giai đoạn: - bề mặt - chuyển chất tới vùng khuếch tán A B A AB B CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN TRONG CHẤT RẮN •Rất chậm liên kết bền Khuếch tán lẫn: Trong hợp kim “cặp khuếch tán”, nguyên tử có xu hướng chuyển từ vùng có nồng độ cao tới vùng có nồng độ thấp Sau thời gian định Ban đầu (cặp khuếch tán) Adapted from Figs 5.1 and 5.2, Callister 6e 100% Cu Ni 100% Concentration Profiles Concentration Profiles CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN LẪN Nguyên tử từ vị trí nút mạng tới vị trí nút mạng khác Các nguyên tử dịch chuyển thường có kích thước nhỏ “trường” Ví dụ: C khuếch tán Fe, D = 1,7.10-6cm2/s, (8000C) i i D = 6,7.10.-7cm2/s (10000C) Fe, S H D const e Q H m k i m D0 const.e 5-5 e S mi k m k DOØNG KHUẾCH TÁN LỖ TRỐNG o D a S S kt H H kt a exp ( )exp ( ) R RT o D - hệ số khuếch tán - hệ số phụ thuộc hình học tinh thể (hoặc cấu hình tinh thể) a0 - số chuyển chất - tần số chuyển nguyên tử từ vị trí cân vào lỗ trống C- nồng độ lỗ trống - hệ số truyền đặc trưng cho xác suất nguyên tử có đủ lượng chuyển vào vị trí lỗ trống; - tần số chuyển H S - enthalpy entropy tạo lỗ trống Hkt Skt - enthalpy entropy hoạt hóa chuyển chất khuếch tán KHUẾCH TÁN LỖ TRỐNG VÀ KẾT KHỐI CERAMIC a 1-Khuếch tán bề mặt; 2-chuyển khối; 3-Bay – ngưng tụ; 4-khuếch tán giới hạn hạt; 5-chuyển khối từ giới hạn hạt; 6-chuyển khối lệch mạng CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN LỖ TRỐNG VÀ CHUYỂN CHẤT KHI HAI HẠT TIẾP XÚC Chênh lệch nồng độ lỗ trống bề mặt hạt bán C kính a C với r maët a a k V ln phẳng : CO CO RT a Vị trí tiếp xúc có độ cong ~ ∞, tính xấp xỉ : C C r kV ln C0 C0 RT Giai đoạn tạo cầu nối: