Presentasi Difusi Zat (Teknik Fisika ITS)
Click here to load reader
-
Upload
punisher213 -
Category
Documents
-
view
37 -
download
7
description
Transcript of Presentasi Difusi Zat (Teknik Fisika ITS)
DIFUSI ZAT PADATDIFUSI ZAT PADAT
Kelompok 4
Buma Dika Riastya (2412100006)Kiki Yonata (2412100026)Aristo Parisian (2412100033)
Pengertian Difusi
Banyak reaksi dan proses dalam perlakuan pada material yang
bergantung pada transfer masa. Bentuk material yang dipengaruhi
bisa berwujud zat padat yang spesifik, cair, gas, maupun fase zat
padat yang lain. Transfer massa tersebut membutuhkan proses
yang disebut difusi, yaitu fenomena transfer materi melalui
materi lain karena atom atau partikel yang selalu bergerak oleh
agitasi thermal. Walaupun sesungguhnya gerak tersebut merupakan
gerak acak tanpa arah tertentu, namun secara keseluruhan ada arah
neto dimana entropi akan meningkat.
Pengertian ...
Fenomena difusi ini dapat diperlihatkan menggunakan
diffusion couple yaitu suatu material yang terbentuk dari
perpaduan 2 batang logam yang berbeda sehingga ada
kontak antara dua permukaan. Pada gambar 1 diperlihatkan
contoh diffusion couple untuk tembaga dan nikel berupa
representasi skematik posisi atom dan komposisi antar
permukaan. Diffusion Couple ini dipanaskan pada elevated
temperature dan didinginkan pada pada suhu ruangan.
Pengertian ...
Gambar (a) Pasangan difusi tembaga nikel sebelum penambahan suhu tinggi (b) Skema atom Cu
(lingkaran merah) dan atom Ni (lingkaran biru) (c) Konsentrasi tembaga dan nikel sebagai fungsi
dari lintas posisi dalam pasang
Hukum Ficks I
“Laju difusi berbanding lurus dengan gradient konsentrasinya”.
Hukum ini berlaku jika tidak ada perubahan konsentrasi akibat pengaruh waktu
difusi, sehingga pemakaiannya terbatas pada difusi steady-state
Dimana
J = banyaknya atom yang berdifusi
D = koefisien difusi (m2/s)
dc / dx = gradient konsentrasi
J=−Ddcdx
Hukum Ficks II
“Laju difusi tidak hanya bergantung pada gradient konsentrasi saja, tetapi
juga dengan waktu”
dcdt
=Dd2 cd x2
Mekanisme Difusi (Difusi Vacancy/kosong)Prinsip mekanisme difusi kekosongan adalah jika suatu atom
mengisi kekosongan yang terdapat pada susunan atom-atomnya,
maka akan terjadi kekosongan baru pada susunan atom tersebut.
Kekosongan baru ini dapat diisi oleh atom lain yang letaknya berdekatan
dengan lubang yang ditinggalkan oleh atom yang pertama tadi. Energi
yang digunakan untuk memutuskan ikatan atom berasal dari energi termal
karena material tersebut dipanaskan.
Mekanisme Difusi (Difusi Vacancy/kosong)
Gambar 3 Proses Difusi Vacancy/Kosong
Prinsip dari mekasinme difusi interstisial adalah perpindahan dari sebuah posisi
interstisial atom ke tetangganya yang berdekatan. Mekanisme ini ditemukan pada
interdifusi dari senyawa yang tidak murni seperti hydrogen, karbon, nitrogen, dan oksigen
yang memiliki ukuran atom yang cukup kecil sehingga cukup untuk masuk posisi interstisial.
Di alam kebanyakan logam campuran lebih sering terjadi difusi secara interstisial
dibandingkan difusi secara vacancy. Hal ini terjadi karena atom interstisial lebih kecil
sehingga dapat bergerak secara bebas, hal ini diperkuat karena lebih banyak posisi
interstisial dibanding posisi kosong dalam suatu struktur atom, oleh sebab itu kemungkinan
terjadinya pergerakan atomik interstisial lebih besar dari difusi vacancy.
Mekanisme Difusi (Difusi Interstitial)
Mekanisme Difusi (Difusi Interstitial)
Gambar 4 Proses Difusi Interstisial
Faktor yang Mempengaruhi Difusi
● Jenis Difusi● Temperatur●
Jenis Difusi
Besarnya nilai koefisin difusi, D, menunjukkan tingkat dimana atom
berdifusi. Jenis difusi ini juga mempengaruhi nilai koefisien difusi.
Misalnya saja, terlihat pada table 1, ada perbedaan signifikan antara self-
diffusion dengan interdifusi karbon pada α-Fe di suhu 5000C, nilai D
menjadi sangat besar untuk interdifusi karbon. Perbandingan ini juga
memperlihatkan kontrasnya nilai tingkat difusi antara difusi kosong
dengan difusi interstisial. Self-diffusion terjadi dari difusi kosong, dan
difusi karbon pada besi adalah difusi intersitisial.
Temperatur
Suhu memiliki pengaruh yang cukup besar dalam menentukan koefisien dan laju
difusi. Contohnya, untuk self-diffusion dari Fe pada α-Fe, koefisin difusi
meningkat sekitar enam kali lipat pada temperatur dari 5000C sampai 9000C
(tabel 1)
Nilai koefisien difusi berdasarkan temperatur adalah sebagai berikut :
Dimana :
D0 = temperature-independent preexponential (m2/s)
Qd = energy aktivasi untuk berdifusi (J/mol atau eV/atom)
R = konstanta gas, 8,31 J/mol atau 8,26 x 10-5 eV/atom K
T = temperatur absolut (K)
Energi aktivasi dapat diartikan sebagai energI yang dibutuhkan untuk memproduksi
pergerakan difusi dari satu mol atom. Besarnya energi aktivasi mengakibatkan kecilnya
koefisien difusi.
D=D 0exp (−Q d
RT)