ї D [( )] і градієнту концентрації. Це рівняння виражає перший закон Фіка (Адольф Фік - німецький фізіолог, який встановив закони дифузії в 1855 р.). Другий закон Фіка пов'язує просторове і тимчасове зміни концентрації (рівняння дифузії):
В
Коефіцієнт дифузії D залежить від температури. У ряді випадків у широкому інтервалі температур ця залежність являє собою рівняння Арреніуса. p align="justify"> Додаткове поле, накладене паралельно градієнту хімічного потенціалу, порушує стаціонарний стан. У цьому випадку дифузійні процеси описуються нелінійним рівнянням Фоккера-Планка. Процеси дифузії мають велике значення в природі:
харчування, подих тварин і рослин;
проникнення кисню з крові в тканини людини.
Геометричне опис рівняння Фіка.
У другому рівнянні Фіка в лівій частині стоїть швидкість зміни температури в часі, а в правій частині рівняння - друга приватна похідна, яка виражає просторовий розподіл температур, зокрема, опуклість функції розподілу температур, проецируемую на вісь х .
4. Практичне застосування фізичного явища дифузія в житті людини
дифузія броунівський мембрана Авогадро
Дифузія знаходить широке застосування в промисловості і повсякденному житті. На явищі дифузії заснована дифузійна зварювання металів. Методом дифузійного зварювання без застосування припоїв, електродів і флюсів з'єднують між собою метали, неметали, метали і неметали, пластмаси. Деталі поміщають в закриту зварювальну камеру з сильним розрядженням, здавлюють і нагрівають до 800 градусів. При цьому відбувається інтенсивна взаємна дифузія атомів в поверхневих шарах контактуючих матеріалів. Дифузійна зварювання застосовується в основному в електронній та напівпровідниковій промисловості, точному машинобудуванні. p align="justify"> Для добування розчинних речовин з твердого подрібненого матеріалу застосовують дифузійний апарат. Такі апарати поширені головним чином у цукробуряковому виробництві, де їх використовують для отримання цукрового соку з бурякової стружки, що нагрівається разом з водою. p align="justify"> Істотну роль у роботі ядерних реакторів грає дифузія нейтронів, тобто поширення нейтронів в речовині, що супроводжується багаторазовим зміною напрямку і швидкості їх руху в результаті зіткнення з ядрами атомів. Дифузія нейтронів в середовищі аналогічна дифузії атомів і молекул в газах і підпорядковується тим самим закономірностям. p align="justify"> В результаті дифузії носіїв у напівпровідниках виникає електричний струм, Переміщення носіїв заряду в напівпровідниках обумовлено неоднорідністю їх концентрації. Для створення, наприклад, напівпровідникового діода в одну з поверхонь германію вплавляють індій. Внаслідок дифузії атомів індію в глиб монокристала германія в ньому утворюється ...
