菲克第一定律 图为宏观及微观视角下的分子扩 散。一开始时，屏障（紫色线） 的左边有一些溶质分子，而右边 则没有。屏障被移走后，溶质开 始扩散并愈来愈均匀地布满整个 容器。上：一粒子在随机运动。 中：更多粒子在随机运动，这个 时候更容易看到溶质的分布是愈 来愈均匀。下：当有大量溶质粒 子的时候，所有随机性都消失了： 溶质看起来就像有系统地且顺畅 地，从高浓度的区域流到低浓度 的区域去。菲克定律所描述的就 是这种顺畅的流动 海南大学材料科学与工程基础电子教案
海南大学材料科学与工程基础电子教案 菲克第一定律 图为宏观及微观视角下的分子扩 散。一开始时，屏障（紫色线） 的左边有一些溶质分子，而右边 则没有。屏障被移走后，溶质开 始扩散并愈来愈均匀地布满整个 容器。上：一粒子在随机运动。 中：更多粒子在随机运动，这个 时候更容易看到溶质的分布是愈 来愈均匀。下：当有大量溶质粒 子的时候，所有随机性都消失了： 溶质看起来就像有系统地且顺畅 地，从高浓度的区域流到低浓度 的区域去。菲克定律所描述的就 是这种顺畅的流动
菲克第一定律 1858年，菲克(Fick)参照傅里叶(Fourier) 于1822年建立的导热方程，获得了描述物质从 高浓度区向低浓度区迁移的定量公式 假设有一单相固溶体，横截面积为A,浓度C不均匀，在d时 间内，沿x方向通过x处截面所迁移的物质的量与x处的浓度梯 成正比： △C △moc A△t △x dm =-D( 0 Adt 海南大学材料科学与工程基础电子教案
海南大学材料科学与工程基础电子教案 假设有一单相固溶体，横截面积为A，浓度C不均匀，在dt时 间内，沿x方向通过x处截面所迁移的物质的量与x处的浓度梯 成正比: A t x C m ( ) x C D Adt dm = − 菲克第一定律 1858年，菲克（Fick）参照傅里叶（Fourier） 于1822年建立的导热方程，获得了描述物质从 高浓度区向低浓度区迁移的定量公式
由扩散通量的定义，有 ac JJ-D (1) 8x 上式即菲克第一定律宏观表达式。 式中J称为扩散通量，是单位时间内通过垂直于x轴的单 位面积的原子数量，常用单位是g/(cm2.s)或mol/(cm2.s); D是比例系数，指是同一时刻沿轴的浓度梯度，称为扩 散系数，是单位浓度梯度下的扩散通量，单位为cm/s或m/s; 负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反
上式即菲克第一定律宏观表达式。 式中J称为扩散通量，是单位时间内通过垂直于x轴的单 位面积的原子数量，常用单位是g/(cm2 .s)或mol/(cm2 .s) ； D是比例系数，指是同一时刻沿轴的浓度梯度，称为扩 散系数，是单位浓度梯度下的扩散通量，单位为cm2 /s或m2 /s； 负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反 x C J D = − 由扩散通量的定义，有 （1）
C=C2 C2>C1 C=C C2 原始状态 最终状态 茶 经扩散后 Ci 距离x 扩散过程中溶质原子的分布 海南大学材料科学与工程基础电子教案
海南大学材料科学与工程基础电子教案 扩散过程中溶质原子的分布
J=-D x 溶质原子流动的方向与浓度降低的方向一致
溶质原子流动的方向与浓度降低的方向一致