Curva de boltzmann

Curva de Boltzmann

Nos materiais, os átomos só são considerados estáticos a zero Kelvin, condição de mínima energia. Acima dessa temperatura, os átomos vibram em torno de suas posições de equilíbrio. As freqüências dessas vibrações não são as mesmas para um mesmo tipo de átomo em uma rede cristalina. Assim, os átomos apresentam níveis diferentes de energia que seguem uma distribuição estatística, chamada curva de Boltzmann, ver Figuras 1 e 2. Mais especificamente, em um dado instante de tempo, poucos átomos têm energia muito baixa, muitos átomos têm energia próxima a média e alguns átomos têm energia extremamente alta. Os átomos com energia acima da média, em um dado momento podem atingir um nível de energia maior que sua energia de ligação aos átomos vizinhos, rompendo essas ligações, passando para uma nova posição em um fenômeno que ocorre frequentemente nos materiais chamado de difusão. Por meio da difusão, os átomos migram para outros locais, tais como lacunas, interstícios, discordâncias, defeitos superficiais e volumétricos, a fim de minimizar a energia do sistema. A difusão atômica depende da natureza do átomo, estrutura cristalina e temperatura. É um fenônemo que justifica a união entre partículas no processo de sinterização (Brophy et al.,1972; Kingery et al.,1976; Reed,1986; Ting, 1994).

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Figura 1. Distribuição de energia dos átomos de um material para uma temperatura acima de zero Kelvin. Curva de Boltzmann.

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Figura 2. Distribuição de energia dos átomos de um material para duas temperaturas diferentes.

Mecanismos de difusão

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Figura 1. Mecanismo de difusão atômica de anel de três átomos e de quatro átomos.

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Figura 2. Mecanismo de difusão atômica intersticial

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Figura 3. Mecanismo de difusão atômica de vazios ou