1° lei de fick

MATERIALS MATERIAIS
SCIENCE
CIÊNCIA DOS
Augusta Cerceau Isaac Neta, Dr.-Ing.
PUC Contagem
Departamento de Engenharia Mecânica

Contagem, 25 de setembro de 2013.

DIFUSÃO NO ESTADO SÓLIDO

DIFUSÃO

INTRODUÇÃO

Considere uma caixa que possui uma placa central impermeável, na qual em um dos lados temos inicialmente Ar e no outro lado
He, ambos em estado gasoso. O que acontece se retirarmos a placa? E se ao invés de gases tivermos sólidos?

DIFUSÃO NO ESTADO SÓLIDO

DIFUSÃO

INTRODUÇÃO

Em gases e líquidos, a difusão de espécies químicas é muito rápida. Ao contrário, a difusão de átomos nos sólidos pode levar várias horas ou até mesmo anos na temperatura ambiente.
Em temperaturas elevadas, o tempo de migração de espécies se reduz consideravelmente.

DIFUSÃO NO ESTADO SÓLIDO
ANTES DO TRATAMENTO TÉRMICO

DEPOIS DO TRATAMIENTO TÉRMICO

DIFUSÃO

DIFUSÃO

ESTABILIDADE DE ÁTOMOS E ÍONS
EQUAÇÃO DE ARRHENIUS

Átomos e íons não estão em repouso em suas posições!

A capacidade de difusão de átomos e íons aumenta conforme se eleva a temperatura, que é a medida da energia térmica que os átomos contêm.

 −Q 
Taxa = c0 exp

 RT 

c0: constante
R: constante dos gases (1,987 cal/mol K)
T: temperatura absoluta (K)
Q: energia de ativação (cal/mol)

Podemos reescrever a equação da seguinte forma:

Q ln(taxa ) = ln(c0 ) −
RT

ESTABILIDADE DE ÁTOMOS E ÍONS

DIFUSÃO

EQUAÇÃO DE ARRHENIUS

Determinação da energia de ativação de uma reação usando a equação de Arrhenius ((ln(taxa) versus 1/T).

Q ln(taxa ) = ln(c0 ) −
RT

ESTABILIDADE DE ÁTOMOS E ÍONS

DIFUSÃO

EXERCÍCIO 1

Energia de Ativação dos Átomos Intersticiais
Suponha que átomos intersticiais se movimentem de um local para outro com taxas de 5 x 108 saltos/s a 500°C e de 8 x 1010 saltos/s a
800°C. Calcule a energia de ativação Q referente a esse processo.
 saltos 
 −Q 
Taxa
 = c0 exp

 s 
 RT 


 cal 
− Q
