Considere um par de difusão entre tungstênio puro e uma liga de tungstênio contendo
atômico de tório. Após alguns minutos de exposição a
, uma zona de transição com
de espessura é estabelecida. Qual é o fluxo de átomos de tório nesse momento, se a difusão ocorrer por:
(c) difusão superficial
(c) difusão superficial
Passo 1
Temos um par de difusão entre tungstênio puro (lado sem tório) e tungstênio contendo
atômico de tório. Em regime estacionário aparece uma zona de transição de espessura
. Agora queremos o fluxo de átomos de tório quando a difusão ocorre apenas pela superfície. Vamos usar a 1.ª lei de Fick para difusão superficial e estimar a concentração superficial de tório.
Passo 2
Na difusão superficial, a concentração relevante é a concentração de átomos na camada superficial
, em átomos/cm
. Sejam
a densidade atômica típica da superfície de um metal
átomos/cm
e a fração atômica de tório no lado enriquecido.
Logo a diferença de concentração superficial é
e
Logo a diferença de concentração superficial é
Passo 3
A 1.ª lei de Fick para difusão superficial diz
onde
é o coeficiente de difusão superficial (cm
/s) e
é o comprimento sobre o qual ocorre o gradiente
.
Passo 4
Substituindo
e
temos
Passo 5
Se adotarmos um valor típico para difusão superficial em tungstênio a
, digamos
,
então
então
Resposta
O fluxo superficial de tório é