segundo espín (difusión de sólidos)
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Segundo Espín
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
CUARTO SEMESTRE
SEGUNDO ESPÍN
INGENIERÍA DE MATERIALES
TEMA: DIFUSIÓN DE SÓLIDOS
DEFINICIÓN
Segundo Espín
Es el mecanismo por el cual la materia es transportada a través la materia.
En los gases: movimiento relativamente veloz
En los líquidos: movimiento más lento
Segundo Espín
Mecanismo de difusión por vacantes o
sustitucional.
Mecanismo de difusión
intersticial
MECANISMOS DE DIFUSIÓN
DIFUSIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO
Fig. 5.1
Segundo Espín
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PRIMERA LEY DE FICK
• Donde:• J = Flujo neto de los átomos• D = Coeficiente de difusión• dC/dX = Gradiente de
concentración
𝑱=−𝑫𝒅𝑪𝒅𝒙
PROBLEMA 1
Una placa de hierro se expone a una atmósfera de cementación (rica en carbono) por un lado, y a una atmósfera descarburante (carbono deficiente) por el otro lado a 7000C. Si existe una condición de estado estacionario, calcule la difusión de carbono a través de la placa si las concentraciones de carbono en las posiciones de 5 y 10 mm debajo de la superficie de cementación son 1.2 y 0.8 Kg/m3, respectivamente. Asuma un coeficiente de difusión de 3x10-11m2/s a esta temperatura.
Segundo Espín
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𝑱=𝟐 .𝟒 𝒙𝟏𝟎−𝟗 𝑲𝒈𝒎𝟐−𝒔
𝑱=𝑫𝝏𝑪𝝏𝒙
=−𝑫𝑪𝑨−𝑪𝑩
𝒙𝑨−𝒙𝑩
𝑱=−(𝟑 𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟏𝒎𝟐
𝒔)
(𝟏 .𝟐−𝟎 .𝟖)𝑲𝒈𝒎𝟑
(𝟓 𝒙𝟏𝟎−𝟑−𝟏𝟎−𝟐 )𝒎
SOLUCIÓNUtilizando la ecuación de la primera ley de Fick,
tenemos:
PARÁMETROS PARA DIFUSIÓN
Segundo Espín
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𝑫=𝑫𝟎𝐞𝐱𝐩 (−𝑸𝑹𝑻
)
R es la constante molar de los gases
8.314
D = Capacidad de difusión (m2/s)
DO = constante de proporcionalidad (m2/s)
Q = energía de activación de las especies en difusión
T es la temperatura en ºK
EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA DIFUSIÓN EN SÓLIDOS
PROBLEMA 2
Calcule la capacidad de difusión D en m2/s, para la difusión del níquel en hierro FCC a 1100oC. Utilice los valores de Do = 7.7x10-5m2/s; Q = 280 KJ/mol; R = 8.314 J/(mol.oK).
Segundo Espín
SOLUCIÓN
Utilizando la ecuación cuando interviene la temperatura tenemos:
Segundo Espín
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