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fick定律

菲克定律,也被稱為費克定律或斐克定律,是描述氣體和物質擴散現象的巨觀規律,由生理學家阿道夫·菲克(Adolf Fick)於1855年發現。菲克定律包括兩個基本內容:

菲克第一定律。在穩態擴散條件下,單位時間內通過垂直於擴散方向的單位截面積的擴散物質流量(稱為擴散通量)與該截面處的濃度梯度成正比。這意味著,濃度梯度越大,擴散通量也越大。數學表達式為J=-D·C,其中J是擴散通量,D是擴散係數,C是濃度。

菲克第二定律。在非穩態擴散過程中,濃度隨時間的變化率等於該處的擴散通量隨距離變化率的負值。這表明,擴散通量隨位置和時間變化,與濃度分布的變化相關。

菲克定律在物理、化學等領域有著廣泛的套用,特別是在描述多組元體系的擴散現象時,其模型可以簡化為柱坐標球坐標系下的擴散模型。擴散係數是描述擴散速度的重要物理量,它相當於濃度梯度為1時的擴散通量。對於不同的物質和溫度,擴散係數會有所不同。實驗測量通常採用間接手段,如測量擴散通量、濃度分布等,並通過計算得到擴散係數。