Chúng ta có thể định nghĩa Khuếch tán là chuyển động của các nguyên tử. Nói cách khác, vật chất được vận chuyển bên trong vật chất.
Nhưng Khuếch tán có quy tắc.
Nguyên tử sẽ chỉ di chuyển từ vùng có nồng độ cao hơn sang vùng có nồng độ thấp hơn.
Điều quan trọng nữa là phải xác định Khuếch tán không phải là gì:
Khuếch tán không phải là dòng chảy chung của vật chất (như dòng sông). Nó là một chuyển động dần dần (phân tán) của các nguyên tử riêng lẻ.
Cũng đừng nhầm lẫn Khuếch tán với thẩm thấu.
Cả hai quá trình đều muốn cân bằng nồng độ. Chúng cũng thụ động và sẽ xảy ra một cách tự nhiên.
Tuy nhiên...
Thẩm thấu là một cách, dung môi chỉ chuyển vật chất. Khuếch tán là một cơ chế chuyển toàn bộ, không chỉ giới hạn ở pha lỏng.
Vì vậy bạn có thể coi hiện tượng thẩm thấu là trường hợp đặc biệt của Khuếch tán.
Tại sao Khuếch tán lại quan trọng?
Khuếch tán là chìa khóa để hiểu cấu trúc vi mô của vật liệu. Quá trình tạo hạt và sự phát triển của hạt xảy ra ở trạng thái rắn Khuếch tán.
Kết tinh lại là một ví dụ khác. Các hạt bị biến dạng được thay thế bằng các hạt mới không có khuyết tật, hạt nảy mầm và phát triển cho đến khi các hạt ban đầu không còn.
Tại sao Khuếch tán xảy ra?
Nói tóm lại, Khuếch tán xảy ra do vật chất không được phân bố đều. Nhưng chúng ta hãy hiểu nó từ quan điểm của một nguyên tử.
Nguyên tử chuyển động không ngừng. Chúng chỉ dừng lại ở con số 0 tuyệt đối.
Trong khi chúng đang dao động, chúng thỉnh thoảng có thể tìm thấy một nơi không có nguyên tử. Họ cũng có thể tìm thấy không gian trống đủ lớn để chứa chúng.
Vì vậy, theo thời gian, họ sẽ lấp đầy khoảng trống một cách đồng đều hơn.
Điều gì ảnh hưởng đến tỷ lệ Khuếch tán?
Nồng độ cao có nghĩa là tỷ lệ Khuếch tán cao hơn.
Vì vậy, một cách tự nhiên, Khuếch tán tiếp tục cho đến khi không còn sự khác biệt về nồng độ.
Nhưng nó không chỉ là gradient nồng độ điều đó ảnh hưởng đến tốc độ Khuếch tán.
Nhiệt độ
Nhiệt độ cũng là một yếu tố quan trọng.
Nhiệt độ là một phép đo độ rung của một nguyên tử. Nguyên tử càng dao động thì càng có nhiều cơ hội ngẫu nhiên tìm thấy một điểm trống mới.
Sức ép
Có thể do ứng suất (lực) bên trong hoặc bên ngoài gây ra.
Kết tinh lại là một ví dụ về Khuếch tán do ứng suất bên trong gây ra.
Creep là một ví dụ về Khuếch tán do ứng suất bên ngoài gây ra.
Kích thước nguyên tử
Các nguyên tử lớn sẽ gặp khó khăn trong việc tìm kiếm chỗ trống giữa các nguyên tử nhỏ hơn. Điều ngược lại là không đúng.
Các nguyên tử nhỏ sẽ tìm đường xâm nhập vào vật liệu khác và bị mắc kẹt trong đó.
Một ví dụ là cacbon trong sắt. Nó bị mắc kẹt giữa các nguyên tử sắt. Chúng tôi gọi nó là thép.
Các nguyên tử nhỏ như hydro (H0) có thể bị bắt trong quá trình hàn. Trong quá trình làm mát, chúng có thể kết hợp với khí hydro (H2) và làm nứt mối hàn.
Liên kết nguyên tử
Một nguyên tử sẽ cần phải phá vỡ liên kết nguyên tử hiện tại của nó trước, trước khi có thể đi lang thang xung quanh.
Do đó liên kết nguyên tử mạnh sẽ cần nhiều năng lượng (hoặc nhiệt độ) hơn nhiều so với liên kết nguyên tử yếu hơn.
Ví dụ: Một liên kết ion sẽ cần nhiều năng lượng hơn một liên kết kim loại.
Cách tính tỷ lệ Khuếch tán
Theo định luật Fick, tỷ lệ Khuếch tán là:
- J là lượng và chiều chuyển dịch.
- D là hệ số Khuếch tán nguyên tử. Kiểm tra bảng để biết một vài ví dụ.
- Tỷ lệ thể hiện sự chênh lệch nồng độ.
Lưu ý 1: Hệ số "D" phụ thuộc vào các nguyên tử (Như cacbon và Sắt) mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ.
Lưu ý 2: Định luật thứ hai của Fick tính đến việc nồng độ thay đổi liên tục.
Cách tăng tốc Khuếch tán
Khuếch tán phụ thuộc vào thời gian nhưng nó có thể được tối ưu hóa.
Bạn có thể thay đổi hợp kim ngay từ đầu và chọn một hợp kim có tỷ lệ Khuếch tán cao hơn. Đó là những gì bạn có thể làm nếu đang trong giai đoạn lập dự án.
Ngoài ra chất liệu mỏng sẽ khuếch tán nhanh hơn chất liệu dày. Vì vậy, nếu vật liệu nền của bạn có nhiều độ dày thì sẽ mất nhiều thời gian hơn để xử lý nhiệt.
Nếu bạn đang trong giai đoạn sản xuất, bạn có thể tăng nhiệt độ khi có thể.
Khóa học luyện kim
Bạn có muốn học luyện kim và vật liệu không?
Trích dẫn
Khi bạn cần phải bao gồm một thực tế hoặc mảnh thông tin trong một bài tập hoặc bài luận, bạn cũng nên bao gồm ở đâu và làm thế nào bạn tìm thấy rằng mảnh thông tin (Khuếch tán).
Điều đó mang lại sự tín nhiệm cho bài báo của bạn và đôi khi nó được yêu cầu trong giáo dục đại học.
Để làm cho cuộc sống của bạn (và trích dẫn) dễ dàng hơn chỉ cần sao chép và dán các thông tin dưới đây vào bài tập hoặc bài luận của bạn:
Luz, Gelson. Khuếch tán. Vật chất Blog. Gelsonluz.com. dd mmmm yyyy. URL.
Bây giờ thay thế dd, mmmm và yyyy với ngày, tháng, và năm bạn duyệt trang này. Cũng thay thế URL cho url thực tế của trang này. Định dạng trích dẫn này dựa trên MLA.
Ý kiến