Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 6: Διάχυση. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Σχετικά έγγραφα
Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 8: Μετασχηματισμοί φάσεων στους χάλυβες. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 4: Θερμοδυναμική και Κινητική της Δομής. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Διαδικασίες Υψηλών Θερμοκρασιών

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 5: Διαγράμματα φάσεων και ελεύθερη ενέργεια Gibbs. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

Επιστήμη και Τεχνολογία Συγκολλήσεων

ΙΑΧΥΣΗ. Σχήµα 1: Είδη διάχυσης

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 3: Στερεά διαλύματα και ενδομεταλλικές ενώσεις. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Επιστήμη και Τεχνολογία Συγκολλήσεων. Ενότητα 6: Μέταλλο συγκόλλησης Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Επιστήμη και Τεχνολογία Συγκολλήσεων. Ενότητα 4: Παραμένουσες Τάσεις Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Μεταλλικών Υλικών

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 3: ΑΤΕΛΕΙΕΣ ΔΟΜΗΣ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

5.1 Εισαγωγή-Η κινούσα δύναμη για διάχυση Η διάχυση (diffusion) είναι ένας από τους πιο σημαντικούς μηχανισμούς, που ελέγχουν την κινητική μιας

Γραπτή εξέταση προόδου «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙΙ»-Απρίλιος 2016

Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Μεταλλικών Υλικών

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Ενότητα 2: Αγωγή. Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΙΙ

Εισαγωγή στις συγκολλήσεις τήξηςστερεοποίησης

Ελαττώματα συγκόλλησης Έλεγχος συγκολλήσεων Αρχές σχεδιασμού. Στοιχεία συγκολλήσεων

Διαδικασίες Υψηλών Θερμοκρασιών

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Δομικών Υλικών

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 10 η : Μεταβατική Διάχυση και Συναγωγή Μάζας

Επιστήμη και Τεχνολογία Συγκολλήσεων. Ενότητα 1: Εισαγωγή Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 2: Κρυσταλλική Δομή των Μετάλλων. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

7 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 3: Βασικές Αρχές Θερμικής Συναγωγιμότητας

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Θερμοδυναμική Ενότητα 7:

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 5: Ελεύθερη ή Φυσική Θερμική Συναγωγιμότητα

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ ΣΙΔΗΡΟΥ Ι Μεταλλουργία Σιδήρου Χυτοσιδήρου Θεωρία και Τεχνολογία Τμήμα Μηχανικών Μεταλλείων - Μεταλλουργών

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 9 η : Μεταφορά Μάζας. Διάχυση Νόμος Fick

Περιβαλλοντική Χημεία

Τεχνολογία Παραγωγής Τσιμέντου και Σκυροδέματος

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Ενότητα 1: Εισαγωγή. Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

Περιβαλλοντική Γεωτεχνική Θεματική Ενότητα 7 Μεταφορά ρύπων στο υπόγειο νερό

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 10: Ισορροπίες φάσεων. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Τίτλος Μαθήματος: Εργαστήριο Φυσικής Ι

3 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

Οικονομικά Μαθηματικά

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Χημεία. Ενότητα 13 η : Χημική Κινητική Αναπλ. Καθηγητής: Γεώργιος Μαρνέλλος Διδάσκοντες: Ε. Τόλης. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

Διαδικασίες Υψηλών Θερμοκρασιών

Μαθηματικά. Ενότητα 7: Μη Πεπερασμένα Όρια. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 4: Εξαναγκασμένη Θερμική Συναγωγιμότητα

Στατιστική Επιχειρήσεων Ι

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 6: Ακρότατα Συνάρτησης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Εργαστήριο Υλικών ΙΙ (Κεραμικά & Σύνθετα Υλικά)

Χημεία. Ενότητα 14 η : Χημική Ισορροπία Αναπλ. Καθηγητής: Γεώργιος Μαρνέλλος Διδάσκοντες: Ε. Τόλης. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Λογισμός ΙΙ. Χρήστος Θ. Αναστασίου Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ. Διάχυση Συναγωγή. Δημήτριος Τσιπλακίδης e mail: dtsiplak@chem.auth.gr url: users.auth.gr/~dtsiplak

Υδραυλικά & Πνευματικά ΣΑΕ

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (Α.Π.Ε.)

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 13: Χημική κινητική

ΜΜ404 - ΦΥΣΙΚΗ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ

ΜΑΘΗΜΑ: Περιβαλλοντική Γεωχημεία

Ατμοσφαιρική Ρύπανση

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 2 η : Αγωγή Μονοδιάστατη αγωγή

Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Δομικών Υλικών

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Οργανωσιακή Συμπεριφορά Ενότητα 1: Η έννοια της οργάνωσης και διοίκησης

Ατομικά Δίκτυα Αρδεύσεων

Λογισμός 3. Ενότητα 19: Θεώρημα Πεπλεγμένων (γενική μορφή) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Επιστήμη και Τεχνολογία Συγκολλήσεων. Ενότητα 9: Θραύση και κόπωση συγκολλήσεων Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Μαθηματικά. Ενότητα 3: Εξισώσεις και Ανισώσεις 1 ου βαθμού. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

ΙΙ» ΜΑΘΗΜΑ: «ΧΗΜΕΙΑ. Διδάσκουσα: ΣΟΥΠΙΩΝΗ ΜΑΓΔΑΛΗΝΗ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Β ΕΞΑΜΗΝΟ (ΕΑΡΙΝΟ)

Θερμοδυναμική Ενότητα 4:

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 6: ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Χύτευση. Ελαττώματα και κανόνες σχεδιασμού χυτών

Μαθηματικά. Ενότητα 6: Ασκήσεις Ορίων Συνάρτησης. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 11: Μεταπτώσεις πρώτης και δεύτερης τάξης. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Θερμοδυναμική. Ενότητα 5: 2 ος Νόμος Θερμοδυναμικής. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύ

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Μεταλλικών Υλικών

Παράκτια Τεχνικά Έργα

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 5: Χρήση μετασχηματισμού Laplace για επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων Μέθοδοι εντάσεων βρόχων και τάσεων κόμβων

Εισαγωγή στην Αστρόβιλη Άκυκλη Ροή

Επιστήμη και Τεχνολογία Συγκολλήσεων. Ενότητα 2: Μέθοδοι Συγκόλλησης Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Transcript:

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ Ενότητα 6: Διάχυση Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Διάχυση 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Διάχυση 3

Σκοποί ενότητας Να περιγράψουμε την κινούσα δύναμη για διάχυση Να κατανοήσουμε τους μηχανισμούς της διαχύσεως Να δούμε τους νόμους του Fick που περιγράφουν τη διάχυση Να κατανοήσουμε την επίδραση της θερμοκρασίας στη διάχυση Να επεξεργαστούμε βασικές μαθητικές λύσεις της εξισώσεως διαχύσεως Fick Να περιγράψουμε τις επιδράσεις της διαχύσεως Διάχυση 4

Περιεχόμενα ενότητας 1. Η θερμοδυναμική κινούσα δύναμη για την διάχυση 2. Μηχανισμοί της διαχύσεως 3. Διάχυση παρεμβολής οι νόμοι του Fick 4. Μαθηματικές λύσεις της εξίσωσης Fick 5. Επιδράσεις της διάχυσης Διάχυση 5

Ενότητα 7: Διάχυση

Η θερμοδυναμική κινούσα δύναμη για την διάχυση 1 (1) (α έως δ) διάχυση από υψηλή προς χαμηλή συγκέντρωση, (ε έως θ) διάχυση από χαμηλή προς υψηλή συγκέντρωση (ανηφορική διάχυση). Και στις δύο περιπτώσεις η διάχυση μειώνει το χημικό δυναμικό. Η κινούσα δύναμη για διάχυση είναι η κλίση του χημικού δυναμικού dμ/dx Η διάχυση ενός στοιχείου πραγματοποιείται από περιοχές υψηλού προς περιοχές χαμηλού χημικού δυναμικού Διάχυση 7

Μηχανισμοί της διαχύσεως 2 (1) (α)διάχυση ατόμων παρεμβολής με άλμα σε κενή θέση παρεμβολής, (β) διάχυση ατόμων αντικαταστάσεως με άλμα σε διπλανή οπή, (γ) συνοριακή διάχυση και (δ) γραμμοαταξιακή διάχυση Διάχυση 8

Διάχυση παρεμβολής οι νόμοι του Fick 3 (1) Τυχαίος περίπατος και καθαρό διάστημα διαχύσεως Διάχυση ατόμου παρεμβολής με n άλματα μήκους α. Το καθαρό διάστημα διαχύσεως δεν είναι nα αλλά Τελικά r = α n r = 2.4 Dt Διάχυση 9

Διάχυση παρεμβολής οι νόμοι του Fick 3 (2) Adolf Eygen Fick 1829-1901 Ιατρός-Φυσιολόγος. Το 1870 ανέπτυξε την μέθοδο μέτρησης της παροχής αίματος από την καρδιά (cardiac output). Ο ανιψιός του Adolf Gaston Fick ανακάλυψε τους φακούς επαφής. Διάχυση 10

Διάχυση παρεμβολής οι νόμοι του Fick 3 (3) 1 ος Νόμος του Fick Θεωρούμε διάχυση παρεμβολής άνθρακα σε γ-fe. Γ είναι η συχνότητα αλμάτων σε διπλανές θέσεις παρεμβολής n1 και n2 οι συγκεντρώσεις άνθρακα στα επίπεδα (1) και (2) σε άτομα/m 2 J είναι η διαχυτική ροή των ατόμων σε ατομα/m 2 sec J 12 = 1 6 Gn 1 J 21 = 1 6 Gn J = J 2 12 - J 21 = 1 6 G ( n - n 1 2 ) Τελικά J = - 1 6 Ga 2 c x 1 ος νόμος Fick D = 1 6 Ga 2 J = D c x D: συντελεστής διαχύσεως, εξαρτάται από τη θερμοκρασία και τη σύσταση Διάχυση 11

Διάχυση παρεμβολής οι νόμοι του Fick 3 (4) Ενεργειακό φράγμα ή ενέργεια ενεργοποίησης για διάχυση Διάχυση παρεμβολής: Ενεργειακές μεταβολές κατά την διάρκεια άλματος του ατόμου άνθρακα από την αρχική θέση (1), μέσω της ενεργοποιημένης καταστάσεως (1*) στην τελική θέση (2). ΔG* είναι η ενέργεια ενεργοποιήσεως για την διάχυση Διάχυση 12

Διάχυση παρεμβολής οι νόμοι του Fick 3 (5) Θερμοκρασιακή εξάρτηση της διαχύσεως Η διάχυση επιταχύνεται με την άνοδο της θερμοκρασίας Η θερμοκρασιακή εξάρτηση ακολουθεί τον νόμο του Arrhenius D = D 0 exp ΔH D RT Από τις τιμές αυτές φαίνεται ότι η ενθαλπία ενεργοποιήσεως εξαρτάται από το μέγεθος του ατόμου. Τα μικρότερα άτομα διαχέονται πιο γρήγορα. Αυτό είναι αναμενόμενο, εφόσον τα μικρότερα άτομα προκαλούν μικρότερες παραμορφώσεις κατά τη μετακίνησή τους από τη μία κενή θέση παρεμβολής στην άλλη Διάχυση 13

Διάχυση παρεμβολής οι νόμοι του Fick 3 (6) 2 ος νόμος του Fick J 1 J 2 δx J 1 = -D c x J 2 = J 1 + J x d x Η μεταβολή της ροής στο τμήμα δx ισούται με την μεταβολή της συγκεντρώσεως του άνθρακα στο τμήμα αυτό (αρχή διατηρήσεως της μάζας) τελικά c t = - J x c t = x c D x Η πιο πάνω διαφορική εξίσωση είναι ο 2 ος νόμος του Fick. Με την επίλυση της εξίσωσης προσδιορίζουμε τα προφίλ c(x,t). Διάχυση 14

Μαθηματικές λύσεις της εξίσωσης Fick 4 (1) Σταθερή επιφανειακή σύσταση. Ένα από τα πιο πρακτικά προβλήματα στη διάχυση είναι ο προσδιορισμός του προφίλ συγκεντρώσεως c(x,t) σε ένα ημιάπειρο μέσο με σταθερή επιφανειακή σύσταση. Θα θεωρήσουμε για παράδειγμα την ενανθράκωση ενός δοκιμίου χάλυβα μήκους L, ο οποίος έχει αρχική σύσταση c o και σταθερή επιφανειακή σύσταση στο αριστερό άκρο ίση με c s. Θα θεωρήσουμε συντελεστή διαχύσεως ανεξάρτητο από τη σύσταση, οπότε η εξίσωση διαχύσεως είναι η c t = D 2 c x 2 με αρχική συνθήκη c(x,0) = c o και συνοριακές συνθήκες c(0,t) = c s Η λύση είναι c x, t = A + Berf Με την εφαρμογή των συνοριακών συνθηκών, η λύση γίνεται x 2 Dt c(,t) = c o όπου erf(ζ) η συνάρτηση λάθους c(x, t) = c s + (c o c s )erf Διάχυση 15 x 2 Dt

Μαθηματικές λύσεις της εξίσωσης Fick 4 (2) Πίνακας τιμών συνάρτησης λάθους Διάχυση 16

Επιδράσεις της διάχυσης 5(1) Η διάχυση έχει σημαντικές επιδράσεις σε μία σειρά μεταλλουργικών διεργασιών Η διάχυση αποτελεί τον κύριο μηχανισμό για την πραγματοποίηση των διαχυτικών μετασχηματισμών των φάσεων. Για παράδειγμα, ο σχηματισμός περλίτη στους χάλυβες κατά την αργή ψύξη του ωστενίτη πραγματοποιείται με διάχυση του άνθρακα και άλλων κραματικών στοιχείων Η διάχυση παίζει σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της δομής των χυτών. Κατά τη στερεοποίηση ενός κράματος, τα κραματικά στοιχεία εισέρχονται από την υγρή στην στερεά φάση. Τις περισσότερες φορές η διάχυση στο στερεό είναι αργή με αποτέλεσμα να προκαλείται διαφορισμός (segregation). Διάχυση 17

Επιδράσεις της διάχυσης 5(2) Η διάχυση έχει σημαντικό ρόλο στην παραμόρφωση των μετάλλων σε υψηλές θερμοκρασίες, δηλαδή κατά τον ερπυσμό. Με τη βοήθεια της διαχύσεως πραγματοποιούνται πολλές θερμικές και επιφανειακές κατεργασίες των μετάλλων. Για παράδειγμα, η ενανθράκωση και η εναζώτωση πραγματοποιούνται με διάχυση άνθρακα και αζώτου αντίστοιχα για τον εμπλουτισμό της επιφάνειας των χαλύβων, με στόχο την αύξηση της επιφανειακής σκληρότητας και τη βελτίωση των αντιτριβικών ιδιοτήτων Διάχυση 18