Practica de difusion

OBJETIVO:
Observar y comprender mejor los conceptos teóricos en cuanto a este tema se refiere como son la difusión, con la primera y segunda Ley de Fick, también lo que sería el diagrama de fases para esta aleación cobre-zinc , Cu-Zn y sus propiedades, específicamente como se lleva a cabo uno de los procesos de difusión que es la soldadura por difusión, que junto con el Crecimiento de Grano y laSinterización son tres de los casos en los que la difusión es importante.
MARCO TEÓRICO
Concepto:
La difusión: es un proceso físico irreversible, en el que partículas materiales se introducen en un medio que inicialmente estaba ausente de ellas aumentando la entropía del sistema conjunto formado por las partículas difundidas o soluto y el medio donde se difunden o disolvente.
Normalmente losprocesos de difusión están sujetos a la Ley de Fick. La membrana permeable puede permitir el paso de partículas y disolvente siempre a favor del gradiente de concentración. La difusión, proceso que no requiere aporte energético es frecuente como forma de intercambio celular.
Soldadura por difusión: es un método utilizado para unir materiales, se efectúa en tres pasos. El primero se realizamediante presión, deformándolas, obligando a las dos superficies a unirse, fragmentando impurezas, y produciendo una gran área de contacto átomo-átomo. Mientras las superficies se mantienen en compresión y a temperatura elevada, los átomos se difunden a lo largo de los bordes de grano hacia las vacancias restantes; los átomos se concentran y se reduce el tamaño de las vacancias en la interfase. Dado quela difusión en los bordes de grano sucede rápidamente, el segundo paso se da en corto tiempo. Finalmente, el crecimiento de grano aleja huecos remanentes de las fronteras de grano. Para el tercer paso, es decir para la eliminación completa de los huecos, deberá ocurrir la difusión volumétrica, misma que es relativamente lenta.

Pasos en la soldadura por difusión: a) inicialmente el área decontacto es pequeña; b) la aplicación de presión deforma la superficie, incrementando el área de unión; c) la difusión por bordes de grano da como resultado la contracción de los huecos y d) la eliminación final de los huecos requiere de la difusión volumétrica.

Primera ley de Fick:

La experiencia nos demuestra que cuando abrimos un frasco de perfume o de cualquier otro líquido volátil, podemosolerlo rápidamente en un recinto cerrado. Decimos que las moléculas del líquido después de evaporarse se difunden por el aire, distribuyéndose en todo el espacio circundante. Lo mismo ocurre si colocamos un terrón de azúcar en un vaso de agua, las moléculas de sacarosa se difunden por todo el agua. Estos y otros ejemplos nos muestran que para que tenga lugar el fenómeno de la difusión, ladistribución espacial de moléculas no debe ser homogénea, debe existir una diferencia, o gradiente de concentración entre dos puntos del medio.
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Supongamos que su concentración varía con la posición al lo largo del eje X. Llamemos J a la densidad de corriente de partículas, es decir, al número efectivo de partículas que atraviesan en la unidad de tiempo un área unitaria perpendicular a la direcciónen la que tiene lugar la difusión. La ley de Fick afirma que la densidad de corriente de partículas es proporcional al gradiente de concentración.
Velocidad de difusión (primera ley de Fick):
La velocidad a la cual se difunden los átomos en un material se puede medir mediante el flujo J, que se define como el número de átomos que pasa a través de un plano de superficie unitaria por unidad detiempo. La primera ley de Fick determina el flujo neto de átomos:

El flujo durante la difusión queda definido como el número de átomos que pasa a través de un plano de área unitaria por unidad de tiempo.
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La constante de proporcionalidad se denomina coeficiente de difusión D y es característico tanto del soluto como del medio en el que se disuelve.
Donde J es el flujo (átomos/cm2 ·s), D...