E6 Difusión Atómica

Tópico

La temperatura de este metal determina, según la misma dependencia de Arrhenius que ya rige, en otro modelo de este conjunto, la concentración de equilibrio de vacancias, el coeficiente de difusión de los átomos dentro de la red de este metal: son, de hecho, esas mismas vacancias las que permiten que un átomo vecino salte de su propio sitio de la red hacia el sitio vacío contiguo, y cuanta más alta es la temperatura de este metal, más vacancias hay disponibles y más energía térmica tiene cada átomo para saltar hacia ellas. Que la temperatura de este metal sea mayor hace que, según esta misma dependencia de Arrhenius, el coeficiente de difusión de este metal también sea mayor.

Ese mismo coeficiente de difusión es el que gobierna, según la segunda ley de Fick, cómo evoluciona en el espacio y en el tiempo la concentración de un soluto dentro de este metal, allí donde esa concentración no es uniforme: esta segunda ley de Fick describe cómo la concentración de soluto, en cualquier punto de este metal, cambia con el tiempo en proporción a la curvatura del propio perfil de concentración en ese punto, aplanando progresivamente cualquier diferencia de concentración hasta alcanzar la uniformidad. Que este coeficiente de difusión sea mayor hace que, según esta misma segunda ley de Fick, ese aplanamiento del perfil de concentración avance más rápido.

Para el caso particular de una difusión semi-infinita, en la que este metal se pone en contacto, en una única superficie, con una fuente de soluto que se mantiene a concentración constante, esta misma segunda ley de Fick se resuelve mediante la función error: esta función error describe, en cada punto a cierta profundidad bajo esa superficie y en cada instante, qué fracción de la diferencia de concentración original ya alcanzó a difundir hasta ese punto. Que el tiempo transcurrido sea mayor, o que el coeficiente de difusión sea mayor, hace que, según esta misma función error, el soluto alcance a difundir más profundamente dentro de este metal en ese mismo tiempo.

Por eso este modelo, con el coeficiente de difusión y la segunda ley de Fick con las que se abrió, controla la cinética de otros cuatro modelos de este conjunto: el temple y revenido, la precipitación, la recristalización, y la sinterización de este metal, ninguno de los cuales podría avanzar a ningún ritmo determinado sin este mismo coeficiente de difusión como base. Que este coeficiente de difusión sea, además, la magnitud que ya usa, para describir el creep controlado por difusión de este metal, otro modelo de este conjunto, y la magnitud que ya usa, para describir cómo el hidrógeno disuelto alcanza la punta de una grieta, otro modelo distinto de este conjunto, hace que este modelo sea, en ambos casos, la base física de la que esos dos modelos ya dependían.

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