It is shown that multicomponent nonequilibrium system relaxing by a diffusion process exhibit unique behavior during evolution toward stationary state. The Darken's postulate that the total mass flow is a sum of diffusion flux and translation are applied for the general case of diffusional transport in r-component solution (process defined as interdiffusion in unidimensional mixture). The equations of local mass conservation (continuity equations), the Darken's flux formulas, the postulate of constant molar volume of the mixture (valid e.g. in solid solutions) and the initial and boundary conditions form a self-consistent interdiffusion problem. The variational form of the interdiffusion problem is derived. It has been proved that: i) there exists a weak solution of variational formulation of interdiffusion problem in open as well as in closed systems, ii) a weak solution of variational formulation of interdiffusion problem is the unique solution, iii) the standard deviation of molar ratio of mixture components in the closed system is monotonically decreasing to O when time t -> infinity (i.e. mixture becomes homogeneous) and iv) in closed system the gradients of density of every mixture component vanish at the mixture boundaries.
PL
Pokazano, iż procesy dyfuzji w wieloskładnikowej mieszaninie prowadzą zawsze do jednoznacznie określonego stanu stacjonarnego. Do opisu procesu zastosowano postulat Darkena stwierdzający, iż strumień masy w r-składnikowej mieszaninie składa się z strumieni konwekcji i dyfuzji (proces określany jako jednowymiarowe zagadnienie dyfuzji wzajemnej). Prawa zachowania masy dla wszystkich składników, strumienie wyrażone zgodnie z postulatem Darkena, postulat stałości całkowitego stężenia w mieszaninie (spełniony, np. dla stopów metali) oraz warunki początkowe i brzegowe tworzą wewnętrznie spójne sformułowanie problemu dyfuzji wzajemnej. Wyprowadzono wariacyjną postać problemu i udowodniono: 1) istnienie słabego rozwiązania w układach otwartych i zamkniętych, 2) jednoznaczność takiego rozwiązania, 3) homogenizację mieszaniny dla długich czasów t -> [nieskończoność] oraz 3) zerowanie gradientów stężeń składników na brzegach układów zamkniętych.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.