2018-07-23 17:06:41

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扩散现象(diffusion)是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象,速率与物质的浓度梯度成正比。扩散是由于分子热运动而产生的质量迁移现象,主要是由于密度差引起的。分子热运动目前认为在绝对零度不会发生。扩散现象等大量事实表明,一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。

基本信息

  • 中文名

    扩散现象

  • 外文名

    diffusion

  • 平均速率

    400米/秒

  • 引起

    密度差

  • 正比

    速率与物质的浓度梯度

折叠 编辑本段 释义

气体分子热运动的速率很大,分子间极为频繁地互相碰撞,每个分子的运动轨迹都是无规则的杂乱折线。温度越高,分子运动就越激烈。在0℃时空气分子的平均速率约为400米/秒,但是,由于极为频繁的碰撞,分子速度的大小和方向时刻都在改变,气体分子沿一定方向迁移的速度就相当慢,所以气体扩散的速度比气体分子运动的速度要慢得多。

固体分子间的作用力很大,绝大多数分子只能在各自的平衡位置附近振动,这是固体分子热运动的基本形式。但是,在一定温度下,固体里也总有一些分子的速度较大,具有足够的能量脱离平衡位置。这些分子不仅能从一处移到另一处,而且有的还能进入相邻物体,这就是固体发生扩散的原因。固体的扩散在金属的表面处理和半导体材料生产上很有用处,例如,钢件的表面渗碳法(提高钢件的硬度)、渗铝法(提高钢件的耐热性),都利用了扩散现象;在半导体工艺中利用扩散法渗入微量的杂质,以达到控制半导体性能的目的。温度越高,分子热运动越快。

液体分子的热运动情况跟固体相似,其主要形式也是振动。但除振动外,还会发生移动,这使得液体有一定体积而无一定形状,具有流动性,同时,其扩散速度也大于固体。

折叠 编辑本段 物理意义

将装有两种不同气体的两个容器连通,经过一段时间,两种气体就在这两个容器中混合均匀,这种现象叫做扩散。用密度不同的同种气体实验,扩散也会发生,其结果是整个容器中气体密度处处相同。在液体间和固体间也会发生扩散现象。例如清水中滴入几滴红墨水,过一段时间,水就都染上红色;又如把两块不同的金属紧压在一起,经过较长时间后,每块金属的接触面内部都可发现另一种金属的成份。

在扩散过程中,气体分子从密度较大的区域移向密度较小的区域,经过一段时间的掺和,密度分布趋向均匀。在扩散过程中,迁移的分子不是单一方向的,只是密度大的区域向密度小的区城迁移的分子数,多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。

折叠 编辑本段 实质

扩散现象是气体分子的内迁移现象。从微观上分析是大量气体分子做无规则热运动时,分子之间发生相互碰撞的结果。由于不同空间区域的分子密度分布不均匀,分子发生碰撞的情况也不同。这种碰撞迫使密度大的区域的分子向密度小的区域转移,最后达到均匀的密度分布。

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