Fickian과 비 Fickian 확산의 차이

주요 차이 - Fickian vs 비 Fickian 확산

확산은 고농도의 영역에서 저농도의 영역으로 분자의 움직임입니다. 다시 말해, 분자는 농도 구배를 통해 움직입니다. 따라서, 농도 구배에 영향을 미치는 요인도 확산에 영향을 미칩니다. 그러나, 폴리머와 같은 고체 물질에서 발생하는 확산은 액체 및 가스의 확산과 매우 다르다. Fick의 법칙은 고체의 확산을 설명하는 데 사용할 수있는 일련의 방정식입니다. Fickian과 Non Fickian 확산은 Fick의 법칙을 사용하여 설명되는 두 가지 형태의 확산입니다. Fickian 확산은 Fickian 법에 순종하는 반면, Fickian이 아닌 확산은 Fickian 법률에 순종하지 않습니다. Fickian과 비 Fickian 확산의 주요 차이점은 경계의 존재 또는 부재입니다. Fickian 확산에는 경계가 없지만 비 Fickian 확산은 건조하고 유리가 많은 지역에서 고도로 부은 영역을 분리하는 날카로운 경계를 가지고 있습니다.

주요 영역을 다루었습니다

1. Fick의 법칙은 무엇입니까
- 설명, 제 1 법, 제 2 법률
2. Fickian 확산이란 무엇입니까
- 정의, 설명
3. 비 Fickian 확산이란 무엇입니까
- 정의, 다른 유형
4. Fickian과 Non Fickian 확산의 차이점은 무엇입니까
- 주요 차이점 비교

주요 용어 :확산, 확산 성, Fickian 확산, Fick의 첫 번째 법, Fick의 제 2 법칙, 비 Fickian 확산, 스트레스, 부종

Fick의 법률은 무엇입니까

Fick의 확산 법칙은 1855 년 Adolf Fick에 의해 소개되었습니다.이 법은 확산에 대한 가장 간단한 설명을 제공합니다. 아래에 주어진 두 가지 Fick의 법칙이 있습니다.

재료의 단위 영역을 통한 어금니 플럭스는 농도 구배에 비례합니다.
농도는 위치와 관련하여 플럭스 변화에 시간의 함수로 변합니다.

Fick의 첫 번째 법률

Fick의 첫 번째 법칙에 따르면, 재료의 단위 영역을 통한 어금니 플럭스 (용질의 흐름)는 농도 구배에 비례합니다. 여기서, 비례 상수는 확산 계수라고합니다. 확산은 농도 구배에 걸쳐 높은 농도에서 낮은 농도로 구성 요소의 이동입니다. 이것은 Fick의 첫 번째 법칙에 대한 간단한 아이디어입니다. 법은 수학적 방정식으로;

j =-d (dϕ/dx)

j는 확산 플럭스입니다. 그것의 치수는 단위 시간당 단위 면적당 물질의 양이다. 따라서 장치는 mol m s입니다.

d는 확산 계수입니다. 그것은 또한 확산 성이라고도합니다. 이 구성 요소의 치수는 단위 시간당 면적입니다. 따라서 장치는 m/s입니다.

φ는 농도입니다. 단위 mol/m에 의해 제공됩니다.

x는 용질의 위치입니다. 이 구성 요소의 치수는 길이입니다. 단위 m.

에 의해 주어진다

확산 계수 다음 요인에 비례합니다.

확산 입자의 제곱 속도
온도
유체의 점도
입자 크기

Fick의 제 2 법칙

픽스의 확산 제 2 법칙은 확산이 발생할 때 시간이 지남에 따라 농도가 어떻게 변하는 지 예측하는 데 사용됩니다. Fick의 제 2 법칙에 따르면, 농도는 위치와 관련하여 플럭스 변화에 시간의 함수로 변합니다. 그것은 아래와 같이 부분 분화 방정식에 의해 제공됩니다.

ΔT/ΔT =d Δϕ/ΔX

ϕ는 농도입니다 (시간과 위치에 의존하는 치수 (x)).

t는 시간 (s에 의해 주어진)

입니다

D는 확산 계수입니다.

x는 위치 (길이의 치수에 의해 주어진)

입니다

위의 방정식은 한 차원에서 확산을 위해 제공됩니다. 둘 이상의 치수의 경우 더 복잡한 방정식이 제공됩니다.

fickian 확산이란 무엇입니까

가스와 액체에서 확산은 응력 필드를 만들지 않습니다. 그러나 고체에서는 붓기 침투제의 존재로 인해 특정 스트레스가 생성됩니다. 이 스트레스는 균열을 일으킬 수 있으며, 즉, 형태 학적 변화가 유도됩니다. 그런 다음 이러한 붓기 및 응력 장은 확산에 영향을 줄 수 있습니다. 붓기와 스트레스의 효과는 다음과 같습니다.

용해도 변화를 통해
확산 성 변화 (스트레스에 따라 다름)
플럭스의 스트레스 의존성을 통한

fickian 확산의 기본 기준은 표면 농도가 조건의 변화에 즉시 평형 값을 얻고 흡착 과정을 통해 일정하게 유지된다는 것입니다. 예를 들어, 수지 매트릭스 시스템에서 표면의 중합체 사슬 세그먼트는 순간적으로 포화에 도달해야합니다.

fickian 확산은 유리 중합체를 통한 액체의 수송에 거의 관찰되지 않습니다. 질량 흡수 m을 처음에 표현할 수 있다면

m =kt

t는 시간이고, k와 n은 fickian 확산의 상수, n =½.

비 Fickian 확산이란 무엇입니까

비 fickian 확산은 fick의 확산 법칙에 순종하지 않고 발생하는 확산입니다. 1946 년, 비 픽키아 확산의 개념은 Faraday 사회의 붓기와 수축에 관한 논의에서 제시되었다. 이 개념은 일부 폴리머 시스템에서 부어 오른 영역 사이에 시간이 지남에 따라 선형으로 이동하는 날카로운 경계가 존재한다는 것을 나타냅니다. 약 20 년 후, Alfrey는 이것을“Case II 확산”으로 지명했는데, 이는 현재 비 Fickian 확산 유형으로 인식됩니다. 아래에 주어진 4 가지 유형의 비 픽안 확산이 있습니다.

고전적인 확산
sigmoidal 확산
사례 II 확산
두 단계 확산

질량 흡수 m을 처음에 표현할 수 있다면

m =kt

t는 시간이고, k와 n은 상수이며, 다음을 예측할 수 있습니다.

sigmoidal (변칙) 확산에 대한 n 값 :½ 사례 II 확산에 대한 n 값은 1입니다.

그림 1 :분자 확산

비 픽안 확산의 특징

부은 부종 지역을 건조하고 유리가 많은 지역에서 분리하는 날카로운 경계
날카로운 전면은 일정한 속도로 폴리머로 이동하여 흡수 된 유체의 양이 시간에 따라 선형으로 증가합니다
작은 fickian 선구자는 전면 앞에 건조한 영역에 존재합니다
초기 유도 시간이 있으며, 그 동안 날카로운 경계가 필름 표면 근처에 설정됩니다.

Fickian과 비 Fickian 확산의 차이

정의

fickian 확산 : Fickian 확산은 Fickian 법을 준수하는 확산의 한 형태입니다.

비 Fickian 확산 : 비 Fickian 확산은 Fickian 법에 순종하지 않는 모든 형태의 확산입니다.

질량 흡수 방정식에서 n의 값

fickian 확산 : Fickian 확산의 경우 질량 흡수 방정식의 n =½.

비 Fickian 확산 : sigmoidal (변칙) 확산에 대한 n의 값은 다음과 같이 주어질 수 있습니다. ½ 경계의 존재

fickian 확산 : Fickian 확산에서 경계는 관찰 할 수 없습니다.

비 Fickian 확산 : 부어 오른 영역을 건조하고 유리가 많은 영역과 분리하는 날카로운 경계는 비 픽안 확산으로 관찰 될 수 있습니다.

날카로운 전선의 움직임

fickian 확산 : Fickian 확산에는 날카로운 전선이 없습니다.

비 Fickian 확산 : 비 Fickian 확산의 날카로운 전선은 일정한 속도로 중합체로 이동하여 흡수 된 유체의 양이 시간에 따라 선형으로 증가시킵니다

결론

fickian and non fickian 확산은 두 가지 형태의 확산입니다. Fickian 확산은 Fick의 법칙을 사용하여 설명 할 수 있지만 Fickian이 아닌 확산은 아닙니다. Fickian과 비 Fickian 확산의 주요 차이점은 Fickian 확산이 Fickian 법에 순종하는 반면 Fickian이 아닌 확산은 Fickian 법에 순종하지 않는다는 것입니다.

참조 :

1.“점탄성 (비 픽키아) 확산. " 캐나다 화학 공학 저널, Vol. 83, 2005 년 12 월, pp. 913–915., 여기에서 구할 수 있습니다.
2. "다중 물리 사이클로 페디아." comsol, 여기에서 사용할 수 있습니다.
3. "픽의 확산 법칙." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2018 년 1 월 22 일, 여기에서 구입할 수 있습니다.

이미지 제공 :

1. Sbyrnes321의“Diffusionmicromacro” - Commons Wikimedia를 통해 자신의 작업 (공개 도메인)