菲克第一定律

早在1855年，菲克就提出了：在單位時間內通過垂直於擴散方向的單位截面積的擴散物質流量（稱為擴散通量Diffusion flux，用J表示）與該截面處的濃度梯度(Concentration gradient)成正比，也就是説，濃度梯度越大，擴散通量越大。這就是菲克第一定律，它的數學表達式如下：

J=-D×dC/dx（1）

式（1）中, D稱為擴散係數(m²/s)，C為擴散物質（組元）的體積濃度(原子數/m³或kg/m³)，dC/dx為濃度梯度，“–”號表示擴散方向為濃度梯度的反方向，即擴散組元由高濃度區向低濃度區擴散。擴散通量J的單位是kg / m²·s。

擴散係數

擴散係數(Diffusion coefficient)D是描述擴散速度的重要物理量，它相當於濃度梯度為1時的擴散通量，D值越大則擴散越快。對於固態金屬中的擴散，D值都是很小的，例如，1000℃時碳在γ-Fe中的擴散係數D僅為10m/s數量級。

菲克第一定律是微分定律，既適用於穩態也適用於非穩態擴散。只是由於菲克第一定律的微分關係中不顯含變量t，不能直接求解C(x,t)，才導出菲克第二定律。此適用範圍來自清華大學出版社《材料科學基礎》，讀者可自行詳細瞭解。 ^[1]