設(shè)計一厚度為2cm儲存氫氣的球罐。要求每年由于擴散損失的氫氣小于50kg，球罐的溫度保持在500℃。球罐可用鎳、鋁、銅、鐵金屬來制造，氫氣在這些金屬中的擴散參數(shù)和用鎳、鋁、銅、鐵金屬來制造球罐的成本如表所示。

直徑3cm、長10cm管子，一端裝有濃度為0.5×10²⁰atoms/cm³的氮（N）和0.5×10²⁰atoms/cm³的氫（H），另一端裝有1.0×10¹⁸atoms/cm³的氮和1.0×10¹⁸atoms/cm³的氫，中間用一體心立方結(jié)構(gòu)的鐵膜片隔開，如圖所示。氣體不斷地引入這管子以保證氮和氫的濃度為常數(shù)。整個系統(tǒng)都是在700℃下進行。系統(tǒng)設(shè)計要求每小時擴散通過該膜片的氮不超過1%，而允許90%的氫通過該膜片。試設(shè)計該膜片的厚度。已知：在700℃的體心立方晶體鐵中，N原子的擴散系數(shù)D=3.64×10^-7cm²/s，氫原子的擴散系數(shù)D=1.86×10_-4cm²/s。

為避免鎳和鉭直接反應(yīng)，在鎳和鉭片中間插入一層厚0.05cm的MgO，如圖所示。在1400℃時，Ni離子將通過MgO層向鉭片擴散，試計算Ni離子每秒的擴散量。已知Ni離子在MgO中的擴散系數(shù)為9×10^-12cm²/s，在1400℃時，Ni的點陣常數(shù)是3.6×10^-8cm。

一種沒有合金化的具有粗大片狀石墨的灰口鑄鐵，以相當緩慢的冷卻速率通過A₁溫度。發(fā)現(xiàn)其組織特點為：金屬基體相主要是珠光體，但是每一片石墨都被一層先共析鐵素體包圍。假設(shè)通過試驗已經(jīng)知道，需要作為珠光體形核核心的滲碳體，直到710℃還不可能形成，另一方面，鐵素體卻很容易形核，如果冷卻速率為1K/min。取C的擴散系數(shù)為：D^α=0.02exp（–Q/RT），Q=83600J/mol。計算一下會形成多厚的鐵素體層。作為近似計算，可認為是在中間溫度區(qū)間的一個等溫反應(yīng)過程。如果是球狀石墨周圍形成了所謂的牛眼狀鐵素體（如圖），在放大500倍條件下，經(jīng)測量鐵素體平均厚度為6.5mm，在以上條件下，試估算其冷卻速率。