Em Ciência de Materiais, a maioria das medidas experimentais da difusão tem sido efetuadas colocando-se dois blocos de material em contato direto, fazendo com que constituam um par de difusão, e medindo-se a composição, distância, tempo e temperatura. A amostra é então cortada segundo um plano, como o mostrado na Figura 2.4, e a composição pode ser determinada, em escala refinada por difratometria de raios X, ensaios de dureza, ou, se a espécie em difusão for radioativa, por uma das várias técnicas de contagem de radiação. O resultado é a obtenção da curva da Figura 2.4. Repetindo-se para várias temperaturas estas medidas, é possível determinar o coeficiente de difusão D nestas temperaturas, a partir da relação mostrada na Figura 2.5. O coeficiente de difusão D de muitos materiais obedece a Equação de Arrhenius:
\[D = D _ {0} e ( – \frac{Q}{RT}) \tag{2.10}\]
\( D _ {0}, Q \) são, respectivamente, a constante pré-exponencial independente da temperatura e a energia de ativação para a difusão, R é a constante dos gases e T é a temperatura absoluta (K). Tomando os logaritmos naturais da Eq. (2.10), obteremos:
\[ lnD = – \frac{Q}{R}(\frac{1}{T}) + lnD _ {0} \tag{2.11} \]
Tomando os logaritmos decimais na Eq. (2.11), obteremos:
\[ logD = – \frac{Q}{2,3R}(\frac{1}{T}) + logD _ {0} \tag{2.12} \]
As equações 2.11 e 2.12 assumem a forma da equação de uma reta:
\[ y=ax+b \tag{2.13} \]
Assim, por exemplo, se o valor de lnD for plotado em função de 1/T , a energia de ativação pode ser calculada considerando que o coeficiente angular da reta é – Q / R. A constante pré-exponencial pode ser determinada extrapolando a linha até a interseção com o eixo das ordenadas. O valor lido, o coeficiente linear da reta, é lnD0 .
Figura 2.7: difusão de carbono – região mais escura, no contorno dos grãos mais próximos à superfície da amostra – em uma amostra de aço.
