结构推理 一个封闭钢管,外径为1.16cm,内径为0. 86cm,长度为l 0cm。管内为渗碳气氛,管外为脱碳气氛。在1000℃(达到平稳态扩散)保温l00h后,共有3.60g碳逸出钢管。钢管的碳浓度分布如下所示: 0.5530.280.5160.820.4661.32 0.5400.460.4911.090.4491.42 0.5270.650.4791.20 计算各个浓度下的扩散系数,画出浓度-扩散系数曲线。
【正确答案】解:因为是稳态扩散,所以管壁各处浓度不变,扩散t时刻后,扩散物质量Q为 其中是长度为的钢管在半径处的圆管面积。故 根据扩散定律 把上式整理得 根据时,,把数据换成体积浓度C: 5.532.105.166.154.669.90 5.43.454.918.1754.4910.65 5.274.8754.799.00 根据上表画图,如图所示。根据数据拟合曲线方程,得 则浓度梯度为 用如下式子计算管壁各处的D: 5.53 5.40 5.27 5.16-8.56 -9.06 -9.70 -10.412.46 2.62 2.93 3.214.91 4.79 4.66 4.49-12.91 -14.88 -18.14 -26.434.18 4.94 6.19 9.36 扩散系数随r变化如图所示。
【答案解析】