菲克第二定律

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=-DdC/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/m或kg/m)，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(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

菲克第一定律及菲克第二定律都既適用於穩態擴散也適用於非穩態擴散，只是由於菲克第一定律沒有給出擴散物質濃度與時間的關係。難以將其用來全面描述濃度隨時間不斷變化的非穩態擴散過程。

如圖即為菲克第二定律的推導及擴展 ^[1]  。