Fick의 법은 많은 엔지니어링 및 과학 응용 분야에서 근본적인 확산 과정을 설명합니다. 그들은 질량 전송을 포함하는 시스템의 설계 및 분석에 대해 다른 미디어를 통해 어떻게 물질이 이동하는지 예측하는 데 도움이.

Fick의 첫 번째 법

첫 번째 법은 확산 물질의 유출이 농도의 기온변화에 비례한다는 것을 주어집니다. 그것은 다음과 같이 표현됩니다.

J = -D (dC/dx)

여기서 J는 확산 플럭스, D]는 확산 계수이며, dC/dx는 농도의 글래드런트입니다. 이 법은 시간 동안의 농도 프로파일이 변경되지 않는 안정 상태 확산에 적용됩니다.

Fick의 두 번째 법

두 번째 법은 중간 내에서 시간이 얼마나 농도가 변화하는지 설명합니다. 그것은 일시적인 확산 문제를 위해 유용하며 다음과 같이 작성됩니다.

∂C/∂t=D ∂2C/∂x2]

이 부분 차분한 방정식은 다른 시간에 농도 단면도의 계산을 허용하고, 처음과 경계 조건을 주어집니다.

디자인에 있는 신청

엔지니어는 Fick의 멤브레인 분리, 약물 전달 및 화학 반응기와 같은 프로세스를 최적화하는 법입니다. 계산은 분산 계수 및 농도 그리스를 결합하여 대량 전송률을 정확하게 예측합니다.

예를 들어, 막 시스템을 설계에서, 플럭스는 에너지 소비를 최소화하면서 충분한 전송 속도를 보장하기 위해 계산 될 수 있습니다. 이러한 계산은 적절한 재료 및 운영 조건을 선택하는 데 도움이됩니다.

표본 계산

1×10−9 m2/s의 확산 계수를 가진 0.01 m 막에 10 mol/m3의 농도 기온변화도를 공급하십시오. 유출은 다음과 같이 산출됩니다:

J = -D (dC/dx) = - (1×10−9) × (10/0.0) = -1×10−6 mol/m2·s

이 물질이 주어진 조건 하에서 막을 통해 확산되는 비율을 나타냅니다.