모설 데이

고체의 확산 (3)에서 정상상태의 확산에 대해 알아 보았다. 하지만 실제로는 확산이 되며 계속해서 원래의 농도도 변하는 법이다. 따라서 고체 내의 특정 위치에서 확산선속과 농도구배가 시간에 따라 변하게 된다. 확산 종이 축적되거나 고갈 되는 것이다. 이것은 피크의 제 2법칙으로 설명할 수 있다. 제 1법칙이 J=-D\(\frac{dC}{dx}\)이고 이때 \(\frac{∂C}{∂t}\)=\(\frac{∂}{∂x}\)(D\(\frac{∂C}{∂x}\))=\(\frac{∂^2C}{∂x^2}\) 이것을 생각해 보면 x와 C의 그래프 에서 미소 점에서 판단해보면 두번 미분한 정도로 그래프로 나타내면 이러한 형태이다. 물리적으로 의미 있는 경계 조건이 주어졌을때, 이런 방정식의 해를 구할 수 있다. (수집된 결과..

확산이 일어나는 것을 원자적인 관점에서 볼때, 고체 재료 내에서 매우 빨리 위치를 바꾸면서 끊임없이 운동을 해야한다. 그러기 위해서는 두가지 조건이 충족되어야 하는데, 첫번째가 인접한 자리가 비어야하고, 두번째는 원자가 주위 원자와의 결합을 끊을 수 있고 이동시 격자 변형을 일으킬 정도의 충분한 에너지를 가지고 있어야 한다. 이러한 에너지는 보통 진동에너지이고 진동에너지는 온도가 상승하면 같이 상승하게 된다. 이러한 원자의 이동은 고체의 관점에서는 주로 2가지의 경우로 나뉘게 된다. 첫번째는 원자 빈자리 확산이고 두번째는 격자간 원자 확산이다. 원자 빈자리 확산은 말 그대로 본래의 격자 위치에서 인접한 격자점 위치나 원자 빈자리로 원자가 상호 교환 되는 것이다. 이것은 존재하는 원자 빈자리의 개수에 영향..

많은 반응들은 특정 고체 내에서 질량의 이동에 따라 달라진다. 이것은 확산 때문인데, 따라서 확산이란 원자 운동에 의한 질량의 이동을 뜻한다. 이는 서로 다른 종류의 금속 막대가 서로 접합되어 두 면이 완전하게 접촉되어 있는 확산쌍에 의해 설명될 수 있다. 예를 들어, 구리와 니켈을 통해 알아보자. 우선 그림과 같이 (검정=Cu / 빨강=Ni 원자) 초기 상태의 구리와 니켈이 접촉되었다고 생각해 보자. 이 상태에서 장시간 가열한뒤 다시 상온으로 냉각하면 확산을 통해 합금의 형태가 만들어지게 된다. 바로 이러한 형태로 말이다. 이렇게 될때 x축을 위치, y축을 농도로 생각해보면 농도변화는 이렇게 생기게 된다. 처음에 이렇게 왼쪽에는 구리 100프로, 오른쪽엔 니켈 100프로의 농도를 나타내던 그래프가 이렇..