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擴散現象
由密度差引起的物理現象
擴散現象（diffusion）是指物質(zhì)分子從高濃度區域向低濃度區域轉移直到均勻分布的現象，速率與物質(zhì)的濃度梯度成正比。擴散是由于分子熱運動(dòng)而產(chǎn)生的質(zhì)量遷移現象，主要是由于密度差引起的。分子熱運動(dòng)目前認為在絕對零度不會(huì )發(fā)生。擴散現象等大量事實(shí)表明，一切物質(zhì)的分子都在不停地做無(wú)規則的運動(dòng)。
基本信息
| 中文名 | |
| 外文名 | diffusion |
| 拼音 | kuo san xian xiang |
| 類(lèi)型 | 物理術(shù)語(yǔ) |
| 引起 | 密度差 |
| 正比 | 速率與物質(zhì)的濃度梯度 |
| 平均速率 | 400米/秒 |
| 學(xué)科 | 物理 |
收起
釋義
氣體分子熱運動(dòng)的速率很大，分子間極為頻繁地互相碰撞，每個(gè)分子的運動(dòng)軌跡都是無(wú)規則的雜亂折線(xiàn)。溫度越高，分子運動(dòng)就越激烈。在0℃時(shí)空氣分子的平均速率約為400米/秒，但是，由于極為頻繁的碰撞，分子速度的大小和方向時(shí)刻都在改變，氣體分子沿一定方向遷移的速度就相當慢，所以氣體擴散的速度比氣體分子運動(dòng)的速度要慢得多。
固體分子間的作用力很大，絕大多數分子只能在各自的平衡位置附近振動(dòng)，這是固體分子熱運動(dòng)的基本形式。但是，在一定溫度下，固體里也總有一些分子的速度較大，具有足夠的能量脫離平衡位置。這些分子不僅能從一處移到另一處，而且有的還能進(jìn)入相鄰物體，這就是固體發(fā)生擴散的原因。固體的擴散在金屬的表面處理和半導體材料生產(chǎn)上很有用處，例如，鋼件的表面滲碳法(提高鋼件的硬度)、滲鋁法(提高鋼件的耐熱性)，都利用了擴散現象；在半導體工藝中利用擴散法滲入微量的雜質(zhì)，以達到控制半導體性能的目的。溫度越高，分子熱運動(dòng)越快。
液體分子的熱運動(dòng)情況跟固體相似，其主要形式也是振動(dòng)。但除振動(dòng)外，還會(huì )發(fā)生移動(dòng)，這使得液體有一定體積而無(wú)一定形狀，具有流動(dòng)性，同時(shí)，其擴散速度也大于固體。
物理意義
將裝有兩種不同氣體的兩個(gè)容器連通，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，兩種氣體就在這兩個(gè)容器中混合均勻，這種現象叫做擴散。用密度不同的同種氣體實(shí)驗，擴散也會(huì )發(fā)生，其結果是整個(gè)容器中氣體密度處處相同。在液體間和固體間也會(huì )發(fā)生擴散現象。例如清水中滴入幾滴紅墨水，過(guò)一段時(shí)間，水就都染上紅色；又如把兩塊不同的金屬緊壓在一起，經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間后，每塊金屬的接觸面內部都可發(fā)現另一種金屬的成份。
在擴散過(guò)程中，氣體分子從密度較大的區域移向密度較小的區域，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的摻和，密度分布趨向均勻。在擴散過(guò)程中，遷移的分子不是單一方向的，只是密度大的區域向密度小的區城遷移的分子數，多于密度小的區域向密度大的區域遷移的分子數。
實(shí)質(zhì)
擴散現象是氣體分子的內遷移現象。從微觀(guān)上分析是大量氣體分子做無(wú)規則熱運動(dòng)時(shí)，分子之間發(fā)生相互碰撞的結果。由于不同空間區域的分子密度分布不均勻，分子發(fā)生碰撞的情況也不同。這種碰撞迫使密度大的區域的分子向密度小的區域轉移，最后達到均勻的密度分布。
分子熱運動(dòng)
分子的無(wú)規則運動(dòng)，稱(chēng)為熱運動(dòng)。
所謂“無(wú)規則運動(dòng)”，是指由于分子之間的相互碰撞，每個(gè)分子的運動(dòng)速度無(wú)論是方向還是大小都在不斷地變化，標準狀況下，一個(gè)空氣分子在1s內與其他空氣分子的碰撞達到65億次之多．所以大量分子的運動(dòng)是十分混亂的。
1、一切物質(zhì)的分子都在不停地做無(wú)規則的運動(dòng)，這種無(wú)規則運動(dòng)叫做分子的熱運動(dòng)。
2、任何物質(zhì)的分子在任何時(shí)候都在不停地做無(wú)規則運動(dòng)。
3、擴散現象不僅證明了分子處在永不停息的運動(dòng)中，也證明了分子間存在著(zhù)空隙。
4、影響因素：溫度越高，分子運動(dòng)越劇烈，擴散現象越明顯。
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