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第八部分 扩散在固体中，由于温度作用，原子会产生迁移现象，即原子从原来的平衡位置迁移到新的平衡位置。
虽然单个原子的迁移是随机的，但一定条件下大量原子的迁移有可能造成原子的宏观流动，这种现象称为扩散。
扩散是由于大量原子的热运动引起的物质宏观迁移（物质内部由于热运动而导致原子或分子迁移的过程）。
物质中的粒子由于热力学的影响，自发地进行迁移以达平衡的现象称为扩散。
在固体中，原子或分子的迁移只能靠扩散来进行，扩散是固体中物质传输的唯一方式。
说明：物质的迁移可通过对流和扩散两种方式进行，气体、液体中一般是通过对流和扩散来实现的，但固体中不发生对流，扩散是唯一的物质迁移方式。
扩散与材料在生产使用中的许多重要物理化学过程有密切关系，固体中许多反应：合金的相变、粉末烧结、离子固体的导电、外来分子向聚合物的渗透都受扩散的控制。
对扩散的研究主要有两方面：（ⅰ）对定向扩散流建立数学方程式，总结宏观规律。
已知边界条件、扩散系数条件下，计算浓度分布情况； 通过实验，利用公式求出扩散系数。
（ⅱ）搞清微观本质，探讨微观运动与扩散系数的关系，分析影响扩散的原因。
8.1 扩散现象及分类 扩散现象晶体中扩散的基本特点 从不同角度对扩散进行分类 ① 按浓度均匀程度分互扩散：有浓度差的空间扩散 自扩散：没有浓度差的空间扩散 ② 按扩散方向分上坡扩散：由高浓度区向低浓度区的扩散（顺扩散） 下坡扩散：由低浓度区向高浓度区的扩散（逆扩散） ③ 按原子的扩散方向分体扩散：在晶粒内部进行的扩散 表面扩散：在表面进行的扩散 晶界扩散：沿晶界进行的扩散其中，表面扩散和晶界扩散又称短路扩散，其扩散速度比体扩散快得多。
此外，还有沿位错线的扩散、沿层错面的扩散等。
原子的扩散激活能原子被束缚在其平衡位置上的势垒称为迁移激活能，其大小不仅与原子间的结合力有关，还与原子迁移的微观机制有关。
大量原子迁移的宏观效果就是扩散，故原子的迁移激活能就是原子的扩散激活能。
化学反应中的物质转移与化学反应动力学化学反应是指物质之间发生的转化过程，它涉及到物质的转移和化学反应动力学。
物质转移主要包括扩散和对流两种方式，而化学反应动力学则描述了反应速率随时间的变化规律。
本文将从这两个方面来探讨化学反应中的物质转移与化学反应动力学。
一、物质转移物质的转移是化学反应中不可忽视的一个过程，它决定了反应速率和产物生成的程度。
物质的转移主要包括两种方式：1. 扩散：扩散是指物质在浓度差驱动下，由高浓度区向低浓度区传播的过程。
扩散速率与浓度差、温度和物质的性质有关。
在化学反应中，扩散常常是反应速率的限制步骤之一。
例如在气相反应中，反应物的扩散速率决定了反应速率。
此外，扩散还发生在液相反应和固相反应中，它们的速率也受到扩散的限制。
2. 对流：对流是指流体中的物质由于流动而发生的转移。
与扩散不同的是，对流是由外部力（如压力和重力）驱动的。
对流速率与流体流速、温度和粘度等因素有关。
在化学反应中，对流也可以促进物质的转移。
例如，在反应液体中加入搅拌可以增加对流，并提高反应速率。
物质转移对化学反应的影响不仅仅限于反应速率，它还决定了反应达到平衡的程度。
如果物质转移受到限制，反应会保持不完全，反应平衡会偏向反应物一侧。
因此，控制物质转移对于实现高效的化学反应至关重要。
二、化学反应动力学化学反应动力学研究了反应速率随时间的变化规律，它描述了反应物与产物之间的关系。
化学反应动力学研究的核心是确定反应速率常数和反应机理。
在化学反应动力学中，反应速率常数是一个重要的参数。
它表示单位时间内反应物浓度的变化量，与反应条件密切相关，如温度、浓度和催化剂等。
反应速率常数的大小决定了反应速率的快慢，它可以用一定的数学模型来表示，如速率方程。
反应机理是指反应过程中的具体步骤和中间产物。
通过研究反应机理，可以揭示反应的细节和控制因素。
化学反应机理可以通过实验研究和理论计算得到。
实验方法包括测量反应速率随时间的变化和分析反应产物的组成。
第四章固体中的扩散物质传输的方式：1、对流--由内部压力或密度差引起的2、扩散--由原子性运动引起的固体中物质传输的方式是扩散扩散：物质中的原子或分子由于热运动而进行的迁移过程本章主要内容:扩散的宏观规律：扩散物质的浓度分布与时间的关系扩散的微观机制：扩散过程中原子或分子迁移的机制一、扩散现象原子除在其点阵的平衡位置作不断的振动外，某些具有高能量的单个原子可以通过无规则的跳动而脱离其周围的约束，在一定条件下，按大量原子运动的统计规律，有可能形成原子定向迁移的扩散流。
将两根含有不同溶质浓度的固溶体合金棒对焊起来，形成扩散偶，扩散偶沿长度方向存在浓度梯度时，将其加热并长时间保温，溶质原子必然从左端向右端迁移→扩散。
沿长度方向浓度梯时逐渐减少，最后整个园棒溶质原子浓度趋于一致二、扩散第一定律（Fick第一定律）Fick在1855年指出：在单位时间内通过垂直于扩散方向某一单位截面积的扩散物质流量（扩散通量）与该处的浓度梯度成正比。
数学表达式（扩散第一方程）式中 J：扩散通量：物质流通过单位截面积的速度，常用量钢kg·m-2·s-1D：扩散系数，反映扩散能力，m2/S：扩散物质沿x轴方向的浓度梯度负号：扩散方向与浓度梯度方向相反可见：1）, 就会有扩散2）扩散方向通常与浓度方向相反，但并非完全如此。
适用：扩散第一定律没有考虑时间因素对扩散的影响，即J和dc/dx不随时间变化。
故Fick第一定律仅适用于dc/dt=0时稳态扩散。
实际中的扩散大多数属于非稳态扩散。
三、扩散第二定律（Fick第二定律）扩散第二定律的数学表达式表示浓度－位置－时间的相互关系推导：在具有一定溶质浓度梯度时固溶体合金棒中（截面积为A）沿扩散方向的X轴垂截取一个微体积元A·dx，J1，J2分别表示流入和流出该微体积元的扩散通量，根据扩散物质的质量平衡关系，流经微体积的质量变化为：流入的物质量—流出的物质量=积存的物质量物质量用单位时间扩散物质的流动速度表示，则流入速率为，流出速率为∴积存率为积存速度也可以用体质C的变化率表示为比较上述两式，得将Fick第一定律代入得=(D) ——扩散第二方程若扩散系统D与浓度无关，则对三维扩散，扩散第二方程为：（D与浓度，方向无关）1、晶体中原子的跳动与扩散晶体中的扩散是大量原子无规则跳动的宏观统计结果。
