픽의 확산 법칙
열역학에서 픽의 확산 법칙[1](영어: Fick’s laws of diffusion, 픽의 퍼짐 법칙, 픽 퍼짐 법칙, 픽 확산 법칙)은 열역학에서 확산 과정을 나타내는 두 개의 법칙이다.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4d/DiffusionMicroMacro.gif/250px-DiffusionMicroMacro.gif)
역사
편집19세기 독일의 생리학자 아돌프 오이겐 픽(Adolf Eugen Fick)이 1855년에 발표하였다.
픽의 제1법칙
편집픽의 제1법칙은 입자의 확산 유량과 입자의 밀도의 변화량과의 관계를 기술한 법칙이다. 계의 부피가 일정하다는 조건 아래, 확산 유량(영어: diffusion flux) 는 밀도 의 기울기와 비례하며, 그 비례 상수 를 확산 상수(영어: diffusion coefficient)라고 한다.
확산 상수의 단위는 [길이]2 · [시간]−1이다.
제1법칙의 변형
편집가스에 대한 Fick의 제1법칙 도출
편집픽의 제2법칙
편집픽의 제2법칙은 픽의 제1법칙과 연속방정식으로부터 유도되는, 밀도의 시간에 따른 변화를 나타내는 편미분 방정식이다. 연속방정식에 따라서
이므로, 이를 픽의 제1법칙에 대입하면, 다음과 같은 픽의 제2법칙을 얻는다.
만약 확산 상수 가 일정하다면, 이는 다음과 같은 열 방정식과 같은 꼴이 된다.
Fick의 제2법칙 유도
편집예시 해법 및 일반화
편집예제 솔루션 1: 일정한 농도 소스 및 확산 길이
편집예제 솔루션 2: 브라운 입자 및 평균 제곱 변위
편집일반화
편집응용
편집액체에서의 Fick의 흐름
편집희석용질의 흡착률 및 충돌빈도
편집생물학적 관점
편집첫번째 법칙은 다음 공식을 생성한다:[2]
여기서
Fick의 제1법칙은 복사 전달 방정식에서도 중요하다. 그러나 이러한 맥락에서는 확산 상수가 낮고 방사선이 통과하는 물질의 저항보다는 빛의 속도에 의해 방사선이 제한되는 경우 부정확해진다. 이러한 상황에서는 선다발 제한기(flux limiter)를 사용할 수 있다.
유체막을 통과하는 기체의 교환율은 그레이엄의 법칙과 함께 이 법칙을 사용하여 결정할 수 있다.
반도체 제조 애플리케이션
편집반도체 제조의 CVD 방법
편집Fickian 확산의 무효성
편집식량 생산 및 요리
편집같이 보기
편집각주
편집- ↑ 한국물리학회 물리학용어집 https://www.kps.or.kr/content/voca/search.php?et=en&find_kw=law+of+diffusion
- ↑ Nosek TM. 〈Section 3/3ch9/s3ch9_2〉. 《Essentials of Human Physiology》. 2016년 3월 24일에 원본 문서에서 보존된 문서.