Primeira e segunda lei de fick

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  • Publicado : 30 de março de 2013
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Introdução
A difusão está associada ao transporte de massa que ocorre em sistema quando existe um gradiente de concentração química.
Administrada por diferentes mecanismos e declarando-se commagnitudes distintas, a difusão ocorre no interior dos sólidos, líquidos e gases. Uma gota de tinta diluída na água é um exemplo de difusão no líquido. O odor de um perfume que se espalha pelo ar é umexemplo de difusão no gás.
Neste trabalho, estudaremos a difusão no interior dos sólidos. Sua importância é grande para a fabricação de componentes ou estruturas de Engenharia, apesar de sua presença nonosso cotidiano não ser rotineira.
Nos sólidos a difusão ocorre por movimentação atômica (metais), cátion e ânions (cerâmicas) e de macromoléculas (polímeros).
Mecanismos de Difusão
Auto difusão:átomos do próprio sólido se movem de uma posição para outra da estrutura cristalina.

Interdifusão: átomos migram para regiões de menor concentração.

Difusão por lacunas: um átomo deixasua posição na rede para preencher uma lacuna próxima.

Difusão intersticial: átomos movem de uma posição intersticial para outra.


Energia de ativação
Para que a difusão ocorra, é necessáriofornecer-se energia para forçar o átomo a se mover e atingir sua nova posição.



Taxa de Difusão: Fluxo
A difusão pode ser avaliada pelo número de átomos que atravessam um plano de áreaunitária por unidade de tempo, o FLUXO de partículas.


Primeira Lei de Fick
Considere um corpo C, delimitado por uma superfície S, que é uma mistura binária, constituída por um solvente e um soluto.Seja DV o volume de uma porção elementar da mistura que contém o ponto P; seja DM a massa do soluto contido no volume DV. A concentração do soluto em P é:

O solvente está macroscopicamente em repousoe seja v a velocidade local, no ponto p, do soluto. Chama-as densidade de corrente no ponto p e c ao vetor:


A densidade de fluxo do soluto no ponto p e na direção n é dada por:



A...
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