BerandaSainsKimiaIlmu dan Teknologi Material - Difusi - Bagian 5.35

Ilmu dan Teknologi Material – Difusi – Bagian 5.35

(a) Hitunglah koefisien difusi untuk magnesium dalam aluminium pada suhu $450^\circ \text{C}$.

(b) Berapa waktu yang diperlukan pada suhu $550^\circ \text{C}$ untuk menghasilkan hasil difusi yang sama (dalam hal konsentrasi pada titik tertentu) dengan hasil difusi selama $15 \text{ jam}$ pada suhu $450^\circ \text{C}$?

Kita identifikasi data yang diperlukan

  • Faktor pra-eksponensial $(D_0)$: $1,2 \times 10^{-4} \text{ m}^2/\text{s}$
  • Energi Aktivasi $(Q_d)$: $130000 \text{ J/mol}$
  • Waktu Pertama $(t_1)$: $54000 \text{ detik}$
  • Suhu Pertama $(T_1)$: $723,15 \text{ K}$
  • Suhu Kedua $(T_2)$: $823,15 \text{ K}$

(a) Koefisien Difusi Magnesium Aluminium (Mg-Al) pada $450^\circ \text{C}$

Untuk menyelesaikan permasalahan ini, kita gunakan persamaan Arhenius untuk difusi

$$D_1 = D_0 \exp \left(-\frac{Q_d}{RT_1} \right)$$

Substitusikan nilai-nilainya

$$D_1 = 1,2 \times 10^{-4} \exp \left(-\frac{130000}{8,314 \cdot 723,15} \right)$$

$$D_1 = 1,2 \times 10^{-4} \exp \left(-\frac{130000}{6012,269} \right)$$

$$D_1 = 1,2 \times 10^{-4} \exp (-21,6224)$$

$$D_1 = 1,2 \times 10^{-4} \cdot 4,069 \times 10^{-10}$$

$$D_1 = 4,882 \times 10^{-14} \text{ m}^2/\text{s}$$

(b) Waktu Difusi Magnesium Aluminium (Mg-Al) pada $550^\circ \text{C}$

Untuk menyelesaikan permasalahan ini, kita gunakan persamaan Arhenius untuk difusi

$$D_2 = D_0 \exp \left(-\frac{Q_d}{RT_2} \right)$$

Substitusikan nilai-nilainya

$$D_2 = 1,2 \times 10^{-4} \exp \left(-\frac{130000}{8,314 \cdot 823,15} \right)$$

$$D_2 = 1,2 \times 10^{-4} \exp \left(-\frac{130000}{6843,669} \right)$$

$$D_2 = 1,2 \times 10^{-4} \exp (-18,995658)$$

$$D_2 = 1,2 \times 10^{-4} \cdot 5,627 \times 10^{-9}$$

$$D_2 = 6,752 \times 10^{-13} \text{ m}^2/\text{s}$$

Kita tinggal menggunakan kesetimbangan difusi terhadap waktu

$$D_1 \cdot t_1 = D_2 \cdot t_2$$

Substitusikan nilai-nilainya

$$4,882 \cdot 10^{-14} \cdot 54000 = 6,752 \times 10^{-13} \cdot t_2$$

$$2,636 \times 10^{-9} = 6,752 \times 10^{-13} \cdot t_2$$

$$t_2 = \frac{2,636 \times 10^{-9}}{6,752 \times 10^{-13}}$$

$$t_2 = 3904 \text{ detik}$$

Artikel Terkait

Tinggalkan komentar

Silakan masukkan komentar anda!
Silakan masukkan nama Anda di sini

Artikel Terbaru

Artikel Populer