Chimie des solides
411
11.1 Diffusion aleatoire et coefficient
d'autodiffusion D*
Le deplacement des atomes peut se produire en 1'absence de gradient
de concentration macroscopique. En effet, 1'agitation thermique provoque
non seulement la formation des defauts par deplacement des atomes mais
aussi, correlativement, le deplacement de ces atomes vers des sites vides
(lacunes ou interstitiels). Ce processus est aleatoire en 1'absence d'un gradient de potentiel chimique. Considerons un cristal d'un solide elementaire, porte a une temperature suffisamment elevee pour que les entites
puissent se mouvoir, et supposons que les defauts majoritaires soient des
lacunes. Sous 1'action de la chaleur, les atomes ont tendance a se deplacer
en sautant d'un site occupe sur un site lacunaire. Sans force motrice orientant le sens de deplacement des atomes, ceux-ci se deplacent de maniere a
suivre un trajet au hasard. Nous avons represente, sur la figure 11.2, le
trajet suivi par un atome pour passer d'un site A a un site B, pendant un
temps t, en effectuant n sauts de longueur 81. On definit une frequence de
saut F = nit; le libre parcours moyen < x >, a partir du deplacement total
< L >, pendant ce temps t, est:
FlG. 11.2 - Trajet aleatoire d'un atome sautant de lacune en lacune. Le deplacement global, apres le temps t, correspond au trajet AB = < x > selon la direction x.
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11.1 Diffusion aleatoire et coefficient
d'autodiffusion D*
Le deplacement des atomes peut se produire en 1'absence de gradient
de concentration macroscopique. En effet, 1'agitation thermique provoque
non seulement la formation des defauts par deplacement des atomes mais
aussi, correlativement, le deplacement de ces atomes vers des sites vides
(lacunes ou interstitiels). Ce processus est aleatoire en 1'absence d'un gradient de potentiel chimique. Considerons un cristal d'un solide elementaire, porte a une temperature suffisamment elevee pour que les entites
puissent se mouvoir, et supposons que les defauts majoritaires soient des
lacunes. Sous 1'action de la chaleur, les atomes ont tendance a se deplacer
en sautant d'un site occupe sur un site lacunaire. Sans force motrice orientant le sens de deplacement des atomes, ceux-ci se deplacent de maniere a
suivre un trajet au hasard. Nous avons represente, sur la figure 11.2, le
trajet suivi par un atome pour passer d'un site A a un site B, pendant un
temps t, en effectuant n sauts de longueur 81. On definit une frequence de
saut F = nit; le libre parcours moyen < x >, a partir du deplacement total
< L >, pendant ce temps t, est:
FlG. 11.2 - Trajet aleatoire d'un atome sautant de lacune en lacune. Le deplacement global, apres le temps t, correspond au trajet AB = < x > selon la direction x.