热力学第二定律解决了什么问题？

扩散方程

扩散方程如下：

热力学第二定律解决了什么问题？

菲克第一扩散定律

第一定律可以用现代数学形式表示为：

对于物质 i，Ni 是摩尔通量（mol m-2 s-1），Di 是扩散系数（m2 s-1），ci 是浓度（mol m-3）。

根据质量连续性方程：

我们可以直接推导出菲克第二定律：

其中假设 Di 是一个常数，该假设仅适用于稀溶液。通常，对于以下应用，这是一个很好的假设：固体中的扩散；稀溶液、水或其他典型液体溶剂中的化学物质扩散；以及气相中的稀（微量）物质（比如空气中的二氧化碳）扩散。

菲克第二扩散定律

菲克第二扩散定律是一个线性方程，其中将化学物质的浓度作为自变量，每种化学物质的扩散都是单独发生的。由于存在这些性质，菲克第二定律描述的质量传递系统很容易进行数值模拟。

在进行扩散建模时，通常较好的做法是，先假设所有扩散系数都相等，并且与温度、压力等不相关。

通过这种简化，可以确保建模域中的质量传递方程呈线性，并且很容易与已知的解析限制关联起来。当人们能够准确理解所有扩散系数都相等的系统的行为时，就可以放宽这个假设。

菲克第二定律的量纲分析表明，在扩散过程中，扩散时间与扩散距离的平方之间存在基本关系。只有正确理解了这一关系，才能对扩散进行精确的数值仿真。

热力学第二定律解决了什么问题

1、解决的是能量的“质”的问题。热力学第二定律描述了热量的传递方向，即分子有规则运动的机械能可以完全转化为分子无规则运动的热能；但热能却不能完全转化为机械能，只能从高温物体传到低温物体。常用的表述方式为每一个自发的物理或化学过程总是向着熵增加的方向进行，熵是一种不能转化为功的热能。可见，热力学第二定律解决的是能量的“质”的问题，揭示了热量与功的转化及热量传递的不可逆性。

2、热力学第二定律说明热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物体（克劳修斯表述）；也可表述为：两物体相互摩擦的结果使功转变为热，但却不可能将这摩擦热重新转变为功而不产生其他影响。对于扩散、渗透、混合、燃烧、电热和磁滞等热力过程，虽然其逆过程仍符合热力学第一定律，但却不能自发地发生。热力学第一定律未解决能量转换过程中的方向、条件和限度问题，这恰恰是由热力学第二定律所规定的。

Fick第二定理公式

Fick第二定理

我们知道随着时间的增加,杂质梯度会降低,即杂质浓度随时间改变.因为在扩散过程中,这种情况

经常发生,所以要在修改方程1,假如这个影响.举例来说,如图1,沿X轴取一个区域,在 x,而J2从另

一边流出.如果 x非常小,J1与J2的关系可由下式表示:

J1 = J2- x( J/ x)

菲克第二定律的扩散

菲克第一定律只适应于和J不随时间变化——稳态扩散(Steady-state diffusion)的场合（见图3.7-1）。对于稳态扩散也可以描述为：在扩散过程中，各处的扩散组元的浓度C只随距离x变化，而不随时间t变化。这样，扩散通量J对于各处都一样，即扩散通量J不随距离x变化，每一时刻从前边扩散来多少原子，就向后边扩散走多少原子，没有盈亏，所以浓度不随时间变化。实际上，大多数扩散过程都是在非稳态条件下进行的。非稳态扩散(Nonsteady-state diffusion)的特点是：在扩散过程中，和J 都随时间变化。通过各处的扩散通量J 随着距离x在变化，而稳态扩散的扩散通量则处处相等，不随距离而发生变化。对于非稳态扩散，就要应用菲克第二定律了。

菲克第一定律适用于稳态扩散，第二定律可用于非稳态扩散，然而第二定律是基于第一定律，这是怎么回事？

菲克第一定律只适应于和J不随时间变化——稳态扩散(Steady-state

diffusion)的场合（见图3.7-1）。对于稳态扩散也可以描述为：在扩散过程中，各处的扩散组元的浓度C只随距离x变化，而不随时间t变化，每一时刻从前边扩散来多少原子，就向后边扩散走多少原子，没有盈亏，所以浓度不随时间变化。实际上，大多数扩散过程都是在非稳态条件下进行的。

关于气体扩散定律的内容

同温同压下各种不同气体扩散速度与气体密度的平方根成反比，这就是 气体扩散定律 用数学公式表示为:u1/u2=√(ρ2/ρ1)=√(M2/M1). 式中: U1,ρ1,M1分别表示第一种气体的扩散速度,密度和相对分子量;U2,ρ2,M2分别表示第二种气体的扩散速度,密度和相对分子量.