Дифузія за законом Арреніуса
Активаційний закон дифузії — формула, яка визначає залежність коефіцієнту дифузії від температури.
Активіаційний закон дифузії записується у вигляді
- ,
де — параметр, що називається передекспоненційним множником, — параметр з розмірністю енергії, який називається енергією активації, — стала Больцмана, Т — абсолютна температура.
Передекспоненційний множник — може залежати від температури, але ця залежність набагато слабша, ніж експоненційна залежність у формулі. При дуже високій температурі коефіцієнт дифузії дорівнює .
Енергія активації — визначає температуру, вище якої дифузія стає значною. Зазвичай вона визначається в експериментах з відпалювання матеріалу. Нижче за термпературу дифузія практично відсутня, тож будь-які процеси, залежні від рухливості частинок, починають проходити зі значною інтенсивністю лише коли температура перевищує це значення.
Фізична природа
В основі пояснення активіаційного закону дифузії лежить уявлення про те, що частинки перебувають в потенціальних ямах, відокремлених від сусідніх ям потенціальним бар'єром із висотою . Для подолання бар'єру частинка повинна отримати за рахунок теплового руху енергію, вищу за висоту потенціального бар'єру. Ймовірність того, що класична частинка матиме певну енергію визначається розподілом Больцмана, що й визначає тепературну залежність коефіцієнту дифузії.
Література
- Штиллер В. Уравнение Аррениуса и неравновесная кинетика. — М. : Мир, 2000. — 176 с.