假定有一种静止的等温流体B,从它的一边渗入另一种流体A,而在另一边将流体A渗出。如图3-1所示。横坐标代表A的浓度,这样在B不同的层上,A的浓度不同。由于浓度差存在,将产生扩散。在单位时间内,单位面积上流体A扩散造成的物质流与在B中流体A的浓度梯度成正比,即
其中,
是在单位时间内、单位面积上流体A扩散造成的物质流量;
是A在B中的扩散系数。
如果用摩尔通量来表示,则为
这是用摩尔扩散通量写出的费克第一定律。该式表明组分A沿着摩尔分数减小的方向扩散。扩散系数
的单位是cm
2
/s。
相对于静止坐标系的摩尔通量为
图3-1 费克扩散定律示意图
该式表明相对于静止坐标系的扩散通量
是两个向量之和,一个是由流体整体运动而产生的A组分摩尔通量,另一个是由于扩散而产生组分摩尔通量。
用质量通量表示的费克第一定律为
相对于静止坐标系的A组分质量通量为