今回は物理化学、化学熱力学の分野の中から拡散のフィックの第一法則というテーマを扱っていきます。
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拡散のフィックの第一法則
フィックの法則は物質の拡散に関する法則です。
フィックの法則はフィックの第一法則とフィックの第二法則がありますが、今回は第一法則について説明していきます。
この法則はアドルフ・オイゲン・フィック(Adolf Eugen Fick)というドイツの物理学者が発表したものです。
それでは詳細をみていきましょう。
拡散のフィックの第一法則とは？
簡単にフィックの第一法則を説明すると、「時間依存しない拡散の場合、拡散流束は濃度勾配に比例する」というものです。
式で表すと次のようになります。
このとき、は拡散流速、は拡散係数、は濃度です。
この式が意味しているのは、濃度が均一であるときには流速は0になり、濃度の変化が激しいときには拡散がより速くなるということです。
これは感覚的にもある程度納得できるものになっています。
この拡散に関するフィックの法則は、ほかの流速に関する法則とよく似ており、
ニュートンの粘性の法則や熱伝導に関するフーリエの理論と関係づけることもできます。
私はこれらの法則については詳しくないので、ほかのサイトを参考にしてください。
「ニュートンの粘性法則」やフーリエの法則が説明されているサイトや文献
鳩ぽっぽ初心者のための航空力学講座
https://pigeon-poppo.com/newtons-law-of-viscosity/
藤田 勝久 基本を学ぶ 流体力学
フーリエ 熱の解析的理論
