Реферат по материаловедению на тему диффузия в твердых телах

Введение
Диффузия – это взаимное проникновение молекул одного вещества в
межмолекулярные промежутки другого вещества вследствие их хаотичного
движения и столкновения друг с другом.
Причиной возникновения диффузии является тепловое движение
частиц (атомов, молекул, ионов и т. д.).
Чтобы более детально понять, как работают механизмы диффузии,
рассмотрим это явление на конкретном примере. Если взять перманганат
калия (KMnO4) и растворить в воде (H2O), то марганцовка в результате
диссоциации распадется на K+ и MnO4-. Также важно заметить что молекула
воды поляризирована и существует в виде сцепленных ионов H+ – OH-.
2
Из-за растворения марганцовки в воде произойдет хаотическое
перемещение ионов обоих веществ, вследствие чего сцепленные ионы воды
поменяют свой цвет и освободят место для других, еще не реагировавших
ионов. Вода поменяет свой окрас и получит специфические свойства. Между
водой и марганцовкой совершится диффузия.
Причем движимые частицы во время диффузии, всегда
распространяются равномерно по всему предоставленному объему. Сам
процесс диффузии занимает определенное время.
Явление диффузии происходит далеко не со всеми веществами.
Например, если воду перемешать не с марганцовкой, а с маслом, то
диффузии между ними не будет, так как молекулы масла электрически
нейтральны. Образованию какого-то соединения с молекулами воды
помешают сильные связи внутри молекулы масла.
Скорость диффузии значительно увеличится при увеличении
температуры. С увеличением температуры возрастет скорость движения
частиц внутри вещества и как следствие, повышается шанс их
проникновения в молекулы другого вещества.
1. Типы диффузии в твердых телах
О таком понятии, как диффузия, слышали абсолютно все люди. Это
было одной из тем на уроках физики в 7 классе. Несмотря на то, что это
явление окружает нас абсолютно везде, мало кто знает о нём.
Диффузия – это процесс проникновения молекул одного вещества
между молекулами другого вещества [4].
Говоря простым языком, этот процесс можно назвать смешиванием. Во
время этого смешивания происходит взаимное проникновение молекул
вещества друг между другом.
3
Например, при приготовлении кофе молекулы растворимого кофе
проникают в молекулы воды и наоборот. Скорость этого физического
процесса зависит от следующих факторов [5]:
1. Температура.
2. Агрегатное состояние вещества.
3. Внешнее воздействие.
Чем выше температура вещества, тем быстрее движутся молекулы.
Следовательно, процесс смешивания происходит быстрее при высоких
температурах.
Агрегатное состояние вещества — важнейший фактор. В каждом
агрегатном состоянии молекулы движутся с определённой скоростью.
Диффузия может протекать в следующих агрегатных состояниях [2]:
1. Газ.
2. Жидкость.
3. Твёрдое тело.
Абсолютно у всего в этом мире есть своя причина. И диффузия не
является исключением. Физики прекрасно понимают причины её
возникновения.
Наверняка каждый слышал о том, что молекулы находятся в
постоянном движении. Причём это движение является беспорядочным и
хаотичным, а его скорость очень большая. Благодаря этому движению и
постоянному столкновению молекул происходит их взаимное
проникновение.
Из всего сказанного выше можно сделать вывод, что основная причина
диффузии заключается в постоянном движении молекул. Это движение
обусловлено стремлением к равновесию. То есть, в веществе есть области с
высокой и низкой концентрацией этих частиц.
Благодаря этому стремлению они постоянно движутся из области с
высокой концентрацией в