扩散现象

物理学现象
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扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到 均匀分布 的现象, 速率 与物质的 浓度梯度 成正比 [1] 。扩散现象是一个基于分子热运动的输运现象,是分子通过热运动 [4 ] 从高浓度区域(或高化势)向低浓度区域(或低化势)的运输的过程。它是趋向于热平衡态的驰豫过程,是熵驱动的过程。由于扩散作用的速率和混合物的浓度梯度一般不太大,因此通常可以用近平衡态热力学理论进行处理。扩散是由于分子热运动而产生的质量迁移现象,主要是由于密度差引起的。分子热运动认为在绝对零度不会发生。扩散现象等大量事实表明,一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
中文名
扩散现象
外文名
diffusion
平均速率
400米/秒
引    起
密度
正    比
速率 与物质的浓度梯度
学    科
物理

目录

  1. 1 释义
  2. 2 物理意义
  3. 3 实质
  4. 4 分子热运动

释义

气体 分子热运动 的速率很大,分子间极为频繁地互相碰撞,每个分子的运动轨迹都是无规则的杂乱折线。温度越高, 分子运动 就越激烈。在0℃时空气分子的 平均速率 约为400米/秒,但是,由于极为频繁的碰撞,分子速度的大小和方向时刻都在改变,气体分子沿一定方向迁移的速度就相当慢,所以 气体扩散 的速度比气体分子运动的速度要慢得多。
固体分子 间的作用力很大,绝大多数分子只能在各自的 平衡位置 附近振动,这是固体分子热运动的基本形式。但是,在一定温度下,固体里也总有一些分子的速度较大,具有足够的能量脱离平衡位置。这些分子不仅能从一处移到另一处,而且有的还能进入相邻物体,这就是固体发生扩散的原因。固体的扩散在金属的表面处理和半导体材料生产上很有用处,例如,钢件的表面 渗碳法 (提高钢件的硬度)、 渗铝法 (提高钢件的 耐热性 ),都利用了扩散现象;在半导体工艺中利用 扩散法 渗入微量的杂质,以达到控制半导体性能的目的。温度越高,分子热运动越快。
液体分子的 热运动 情况跟固体相似,其主要形式也是振动。但除振动外,还会发生移动,这使得液体有一定体积而无一定形状,具有流动性,同时,其扩散速度也大于固体。
扩散现象说明了:一切物体的分子都在不停地做无规则运动。分子之间有间隙。
影响扩散快慢的因素:扩散的快慢程度与温度有关,温度越高,扩散得越快。由于分子运动的剧烈程度与温度有关,分子永不停息的无规则运动也叫作分子的热运动 [2]

物理意义

扩散过程 中,气体分子从密度较大的区域移向密度较小的区域,经过一段时间的掺和,密度分布趋向均匀。在扩散过程中,迁移的分子不是单一方向的,只是密度大的区域向密度小的区城迁移的分子数,多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。