Дифузія

Додаткове поле, накладене паралельно градієнту хімічного потенціалу, порушує стаціонарний стан. В цьому випадку дифузійні процеси описуються нелінійним рівнянням Фоккера-Планка. Процеси дифузії мають велике значення в природі:

- Харчування, дихання тварин і рослин;

- Проникнення кисню з крові в тканини людини.

Геометричне опис рівняння Фіка.

У другому рівнянні Фіка в лівій частині варто 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 ФІЗИЧНОЇ ЯВИЩА ДИФУЗІЯ В ЖИТТІ ЛЮДИНИ

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.

Для добування розчинних речовин з твердого подрібненого матеріалу застосовують дифузійний апарат. Такі апарати поширені головним чином в цукробуряковому виробництві, де їх використовують для отримання цукрового соку з бурякової стружки, що нагрівається разом з водою.

Істотну роль в роботі ядерних реакторів грає дифузія нейтронів, тобто поширення нейтронів у 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.

В результаті дифузії носіїв в напівпровідниках виникає електричний струм, Переміщення носіїв заряду в напівпровідниках обумовлено неоднорідністю їх концентрації. Для створення, наприклад, напівпровідникового діода в одну з поверхонь германію вплавляє індій. Внаслідок дифузії атомів індію в глиб монокристала германія в ньому утворюється р-n - перехід, по якому може йти значний струм при мінімальному опорі.

На явищі дифузії заснований процес металізації - покриття поверхні виробу шаром металу або сплаву для повідомлення їй фізичних, хімічних і механічних властивостей, відмінних від властивостей металлизируемой матеріалу. Застосовується для захисту виробів від корозії, зносу, підвищення контактної електричної провідності, в декоративних цілях, так, для підвищення твердості і жаростійкості сталевих деталей застосовують цементацію. Вона полягає в тому, що сталеві деталі поміщають в ящик з графітовим порошком, який встановлюють в термічної печі. Атоми вуглецю внаслідок дифузії проникають в поверхневий шар деталей. Глибина проникнення залежить від температури і часу витримки деталей в термічної печі.

Дифузія також широко поширена в легкій промисловості.

ВИСНОВОК

Дифузія, або броунівський рух - це безладний рух найдрібніших частинок, зважених в рідині або газі, що відбувається під дією ударів молекул навколишнього середовища відкрите Р. Броуном в 1827 р.

З точки зору як фізичне явище дифузія це, процес взаємного проникнення молекул однієї речовини між молекулами іншого, що призводить до мимовільного вирівнюванню їх концентрацій по всьому займаному обсягу. У деяких ситуаціях одне з речовин вже має вирівняну концентрацію, і говорять про дифузії одного речовини в іншому. При цьому перенесення речовини відбувається з області з високою концентрацією в область з низькою концентрацією (проти градієнта концентрації).

Дифузія представляє собою процес на молекулярному рівні і визначається випадковим характером руху окремих молекул. Швидкість дифузії в зв'язку з цим пропорційна середній швидкості молекул. У разі газів середня швидкість малих молекул більше, а саме вона обернено пропорційна квадратному кореню з маси молекули і зростає з підвищенням температури.

Дифузія має широке застосування в повсякденному житті, використовується практично у всіх галузях промисловості - від легкої до важкої.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Булл Г., Фізична біохімія, пров. з англ., М., 1949

2. Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярна теорія газів і рідин, пер. з англ., М., 1961

3. Кошкін І.І, Ширкевич М.Г. Довідник з елементарної фізики. - М.: Наука, 1980.

4. С. В. Богословський, Фізичні властивості газів і рідин, 2001

5. Трофимова Т.І Курс фізики. - М.: Вища школа, 1990.

6. Франк-Каменецький Дифузія А., Дифузія і теплопередача в хімічній кінетиці, 2 изд., М., 1967

7. Френкель Я.И., Собр. обр. праць, т. 3 - Кінетична теорія рідин, М. - Л., 1959

8. Шьюмон П., Дифузія в твердих тілах, пер. з англ., М., 1966

9. Яворський Б.М, Детлаф А.А Довідник з фізики. - М.: Наука, 1985.