Difusão

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais

DIFUSÃO

PMT 5783 – Fundamentos de Ciência e Engenharia dos Materiais

2

Roteiro da Aula
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Histórico
Conceito de difusão
Par de difusão
Mecanismos de difusão
Fluxo de difusão
Interpretação do gradiente de um campo escalar
Efeito Kirkendall
Difusão em estado estacionário - Primeira lei de Fick
Difusão em estado não-estacionário - Segunda lei de Fick
O coeficiente de difusão
Fatores que influenciam na difusão
Caminhos de difusão
Aplicações

3

Difusão: história
• Robert Boyle (1627-1691) foi o primeiro a reportar que um sólido
(zinco) penetrou em uma moeda de cobre e formou um material dourado (latão = liga cobre-zinco)
• O fenômeno da difusão em sólidos foi formalmente comunicado em 1896 por Sir Roberts-Austen*, estudando a difusão do ouro em chumbo. Ele determinou o coeficiente de difusão do Au no Pb e a difusividade do ouro em função do inverso da temperatura.
• Mecanismos que explicavam o fenômeno da difusão no passado
(até aproximadamente 1950): a troca simultânea de átomos ou o modelo da troca por anel (não existia ainda o conceito de lacuna).

* A fase austenita nos aços carbono foi batizada com o seu nome.

Conceito de difusão: transporte de massa

Da mesma forma que a corrente elétrica está associada ao transporte de cargas elétricas através de um fio condutor quando este está sujeito a uma diferença de potencial elétrico, a
DIFUSÃO está associada ao transporte de massa que ocorre em um sistema quando nele existe diferença de potencial termodinâmico
(que pode ser proporcional à diferença de concentração química, quando o sistema está em equilíbrio térmico).

4

Potencial termodinâmico para difusão Conceito de difusão: estados da matéria
Governada por diferentes mecanismos e manifestando-se com magnitudes bastante distintas, a difusão ocorre no interior