Possiamo definire Diffusione come il movimento degli atomi. In altre parole, la materia viene trasportata all'interno della materia.
Ma Diffusione ha delle regole.
Gli atomi si sposteranno solo da una regione a maggiore concentrazione a una regione a minore concentrazione.
È anche importante definire cosa non è Diffusione:
Diffusione non è il flusso generale della materia (come in un fiume). È un movimento graduale (dispersione) di singoli atomi.
Inoltre, non confondere Diffusione con l'osmosi.
Entrambi i processi vogliono equalizzare la concentrazione. Sono anche passivi e si verificheranno naturalmente.
Tuttavia...
L'osmosi è un trasferimento di materia unidirezionale e solo solvente. Diffusione è un meccanismo di trasferimento di tutto, non solo limitato alla fase liquida.
Quindi potresti considerare l'osmosi come un caso speciale di Diffusione.
Perché Diffusione è importante?
Diffusione è la chiave per comprendere la microstruttura di un materiale. La nucleazione e la crescita del grano si verificano durante lo stato solido Diffusione.
La ricristallizzazione è un altro esempio. I grani deformati vengono sostituiti da nuovi grani privi di difetti che si nucleano e crescono fino a quando i grani originali non sono spariti.
Perché si verifica Diffusione?
In breve, Diffusione si verifica perché la materia non è distribuita uniformemente. Ma capiamolo dalla prospettiva di un atomo.
Gli atomi sono in costante movimento. Si fermano solo allo zero assoluto.
Mentre vibrano possono occasionalmente trovare un posto senza atomi. Possono anche trovare spazi vuoti abbastanza grandi da accoglierli.
Quindi col tempo riempiranno i vuoti in modo più uniforme.
Cosa influenza il tasso di Diffusione?
Alta concentrazione significa più alto tasso di Diffusione.
Quindi, naturalmente, Diffusione continua finché non c'è più differenza di concentrazione.
Ma non è solo il gradiente di concentrazione che influisce sulla velocità Diffusione.
Temperatura
Anche la temperatura è un fattore importante.
La temperatura è una misura della vibrazione di un atomo. Più un atomo vibra, più possibilità ha di trovare casualmente un nuovo punto vuoto in cui trovarsi.
Pressione
Può essere causato da sollecitazioni interne o esterne (forze).
La ricristallizzazione è un esempio di Diffusione causato da sollecitazioni interne.
Lo scorrimento è un esempio di Diffusione causato da sollecitazioni esterne.
Dimensione dell'atomo
I grandi atomi avranno difficoltà a trovare spazio tra gli atomi più piccoli. Non è vero il contrario.
Piccoli atomi troveranno la loro strada in un altro materiale e vi resteranno intrappolati.
Un esempio è il carbonio nel ferro. Rimane intrappolato tra gli atomi di ferro. Lo chiamiamo acciaio.
Piccoli atomi come l'idrogeno (H0) possono impigliarsi durante la saldatura. Durante il raffreddamento possono combinarsi al gas idrogeno (H2) e rompere la saldatura.
legami atomici
Un atomo dovrà prima rompere il suo attuale legame atomico, prima di potersi muovere.
Pertanto i legami atomici forti richiederanno molta più energia (o temperatura) rispetto ai legami atomici più deboli.
Esempio: un legame ionico richiede molta più energia di un legame metallico.
Come calcolare il tasso Diffusione
Secondo la legge di Fick, il tasso Diffusione è:
- J è la quantità e la direzione del trasferimento.
- D è il coefficiente atomico Diffusione. Controlla la tabella per alcuni esempi.
- Il rapporto rappresenta la differenza di concentrazione.
Nota 1: Il coefficiente "D" dipende dagli atomi (come carbonio e ferro) ma anche dalla temperatura.
Nota 2: la seconda legge di Fick tiene conto del fatto che la concentrazione cambia continuamente.
Come velocizzare Diffusione
Diffusione dipende dal tempo ma può essere ottimizzato.
Puoi cambiare la lega in primo luogo e sceglierne una con un tasso Diffusione più alto. Questo è quello che puoi fare se sei nella fase del progetto.
Anche i materiali sottili si diffonderanno più velocemente di quelli spessi. Quindi, se il tuo materiale di base ha molto spessore, ci vorrà più tempo per trattarlo a caldo.
Se sei in fase di produzione puoi aumentare la temperatura quando possibile.
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Citazione
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Luz, Gelson. Diffusione. Blog Materiali. Gelsonluz.com. gg mmmm aaaa. URL.
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