菲克擴散定律英文解釋翻譯、菲克擴散定律的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Fick's law of diffusion

分詞翻譯：

菲的英語翻譯：

humble; poor; unworthy
【化】 phenanthrene; phenanthrine
【醫】 phenanthrene

克的英語翻譯：

gram; gramme; overcome; restrain
【醫】 G.; Gm.; gram; gramme

擴散定律的英語翻譯：

【化】 diffusion law

專業解析

菲克擴散定律（Fick's laws of diffusion）是描述物質擴散現象的核心物理定律，由阿道夫·菲克（Adolf Fick）于1855年提出。該定律從宏觀角度定量描述了濃度梯度驅動下物質的擴散行為，廣泛應用于化學工程、材料科學、生物醫學等領域。

一、菲克第一定律（Fick's First Law）

菲克第一定律指出：擴散通量（J）與濃度梯度（∇c）成正比，方向相反。其數學表達式為： $$ J = -D abla c $$ 其中：

• ( J ) 為擴散通量（單位時間通過單位面積的物質量，單位：mol·m⁻²·s⁻¹）；
• ( D ) 為擴散系數（單位：m²·s⁻¹），表征物質在介質中的擴散能力；
• ( abla c ) 為濃度梯度（單位：mol·m⁻⁴），負號表示擴散方向由高濃度指向低濃度。

該定律適用于穩态擴散（濃度場不隨時間變化）。

二、菲克第二定律（Fick's Second Law）

菲克第二定律描述了非穩态擴散（濃度場隨時間變化）的規律： $$ frac{partial c}{partial t} = D abla c $$ 其中：

• ( frac{partial c}{partial t} ) 為濃度隨時間的變化率；
• ( abla c ) 為濃度梯度的散度（拉普拉斯算子）。 該方程通過求解偏微分方程，可預測濃度隨時間和空間的演化。

三、物理意義與應用場景

1. 擴散機制

   定律揭示了擴散的本質是分子因熱運動從高濃度區向低濃度區的淨遷移，直至濃度均衡。

2. 典型應用
   • 材料科學：合金中的原子擴散、半導體摻雜（如矽中磷的擴散）；
   • 生物領域：細胞膜内外離子交換、藥物在組織中的釋放；
   • 環境工程：污染物在土壤或大氣中的遷移模拟。

參考文獻

1. 《中國大百科全書》"擴散"條目（鍊接）
2. IUPAC《物理化學術語》"Fick's Laws"（鍊接）
3. MIT開放課程《材料擴散理論》（鍊接）

網絡擴展解釋

菲克擴散定律是描述物質擴散過程的核心理論體系，由阿道夫·菲克于1855年提出，主要包括兩個基本定律：

一、菲克第一定律（穩态擴散） 數學表達式為： $$ J = -D frac{partial c}{partial x} $$

• J：擴散通量（單位時間通過單位面積的物質量）
• D：擴散系數（與溫度、介質相關的常數）
• 負號：表示物質從高濃度向低濃度擴散 適用于濃度梯度不隨時間變化的穩态系統，如半導體摻雜工藝中的恒定溫度環境。

二、菲克第二定律（非穩态擴散） 數學表達式為： $$ frac{partial c}{partial t} = D frac{partial c}{partial x} $$

• 描述濃度隨時間變化的瞬态擴散過程
• 常見于熱處理工藝（如鋼鐵滲碳）、藥物緩釋系統等場景

應用領域：

1. 材料科學：金屬熱處理、合金相變分析
2. 化學工程：反應器設計、膜分離技術
3. 生物醫學：細胞膜物質運輸、藥物擴散建模
4. 環境科學：污染物在土壤中的遷移研究

理論局限：

• 假設介質各向同性且均勻
• 忽略對流作用影響
• 高濃度體系需采用修正公式（如考慮活度系數）

該定律奠定了現代傳質理論的基礎，後續的Maxwell-Stefan擴散方程等理論均在其框架上發展而來。實際應用中常結合Arrhenius方程分析溫度對擴散系數的影響：$$ D = D_0 e^{-Q/(RT)} $$，其中$Q$為擴散激活能，$R$為氣體常數。

分類

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