두께 5.0 mm인 강판의 양면에서 탄소 농도가 각각 1.2 kg/m³와 0.8 kg/m³로 유지되며 정상 상태로 확산하고 있다. 확산 계수를 3.0×10⁻¹¹ m²/s라고 하면 탄소의 확산 플럭스에 가장 가까운 것은 무엇인가? 농도는 판 두께 방향으로 직선적으로 변한다고 한다.

정답: C. 약 2.4×10⁻⁹ kg/(m²·s)

정상 상태에서는 픽의 제1법칙 J = −D(dC/dx)를 사용할 수 있습니다. 농도 기울기는 (0.8 − 1.2)/(5.0×10⁻³ m) = −80 kg/m⁴이므로 J = 3.0×10⁻¹¹ × 80 = 2.4×10⁻⁹ kg/(m²·s)가 되며, 고농도 쪽에서 저농도 쪽으로 흐릅니다. 약 2.4×10⁻¹²는 두께를 mm 그대로 5.0으로 나눈 단위 환산의 오류, 약 7.2×10⁻⁹는 농도 차이 대신 한쪽의 농도 1.2 kg/m³를 사용한 오류입니다. 농도의 차이가 흐름을 만들므로 기울기를 올바르게 취하는 것이 중요합니다. 이 사고방식은 수소 투과 시험이나 기체 분리막의 평가에도 사용됩니다.