У термодинамічно нерівноважних системах відбуваються особливі незворотні процеси, звані явищами перенесення. в результаті яких здійснюється просторовий перенос маси, імпульсу, енергії. До явищ переносу відносяться теплопровідність (перенесення енергії), дифузія (перенесення маси) і внутрішнє тертя (перенесення імпульсу). Обмежимося одновимірними явищами перенесення. Систему відліку будемо виберать так, щоб вісь х була спрямована в бік в напрямку перенесення.
2. Дифузія. Явище дифузії полягає в тому, що відбувається самопроіз-вільне проникнення і перемішування частинок двох дотичних газів, жид-кісток і навіть твердих тіл; дифузія зводиться до обміну мас частинок цих тіл, виникає і триває, поки існує градієнт щільності. Під час становлення молекулярно-кінетичної теорії з питання дифузії виникли протиріччя. Так як молекули рухаються з величезними швидкостями, дифузія повинна відбуватися дуже швидко. Якщо ж відкрити в кімнаті посудину з пахучою речовиною, то запах поширюється досить повільно. Однак суперечності тут немає. Молекули при атмосферному тиску мають малу довжиною вільного пробігу і, стикаючись з іншими молекулами, в основному «стоять» на місці.
Явище дифузії для хімічно однорідного газу підкоряється закону Фука:
(1)
де jm щільність потоку маси - величина, яка визначається масою речовини, що дифундує в одиницю часу через одиничну площадку, перпендикулярну осі х, D-дифузія (коефіцієнт дифузії), dr / dx- градієнт щільності, що дорівнює швидкості зміни щільності на одиницю довжини х в напрямку нормалі до цієї площадки. Знак мінус показує, що перенесення маси відбувається в напрямку зменшення щільності (тому знаки jm і dr / dx протилежні). Дифузія D чисельно дорівнює щільності потоку маси при градієнті щільності, що дорівнює одиниці. Згідно кине-чеський теорії газів,
(2)
Коефіцієнт дифузії в рідини збільшується з температурою, що обумовлено «розпушення» структури рідини при нагріванні і відповідним збільшенням числа перескоків в одиницю часу.
У твердому тілі можуть діяти кілька механізмів дифузії. обмін місцями атомів з вакансіями (незайнятими вузлами кристалічної решітки), переміщення атомів по міжвузля, одночасне циклічне переміщення декількох атомів, прямий обмін місцями двох сусідніх атомів і т.д. Перший механізм переважає, наприклад, при утворенні твердих розчинів заміщення, другий - твердих розчинів впровадження.
Коефіцієнт дифузії в твердих тілах вкрай чутливий до дефектів кристалічної решітки, що виникли при нагріванні, напружених, деформаціях і ін. Діях. Збільшення числа дефектів (головному чином вакансій) полегшує переміщення атомів в твердому тілі і приводить до зростання коефіцієнта дифузії. Для коефіцієнта дифузії в твердих тілах характерна різка (експоненціальна) залежність від температури. Так, коефіцієнт дифузії цинку в мідь при підвищенні температури від 20 до 300 ° С зростає в 1014 разів.
закономірності всіх явищ переносу подібні між собою. Ці закони були встановлені задовго до того, як вони були обгрунтовані і виведені з молекулярно-кінетичної теорії, що дозволила встановити, що зовнішня схожість їх математичних-чеських виразів обумовлено спільністю що лежить в основі явищ теплопровідності-ності, дифузії і внутрішнього тертя молекулярного механізму перемішування молекул в процесі їх хаотичного руху і зіткнень один з одним.