在工程和物理中，研究遷移現象（Transport phenomena）是和觀察及研究系統間質量，能量和動量三者遷移有關的現象。而研究的重點放在這三種遷移現象的相同性上。遷移現象有廣泛的套用；例如，固體物理電子的運動和相互作用，空穴和聲子是在遷移現象下研究的。生物醫學工程則注重溫度調節，灌注和微液體等。
基本介紹
- 中文名：遷移現象
- 外文名：Transport phenomena
- 對象：質量，能量和動量三者遷移
- 重點：三種遷移現象的相同性
概述,現象間的共性,擴散,翁薩格倒易關係,動量遷移,質量遷移,能量遷移,
概述
在物理中，遷移現象是由於分子連續混亂運動統計性質的不可逆過程。大多在液體內觀察到。每種遷移現象都基於二種原始概念：守恆定律和組元相等。守恆定律描述研究的量如何在系統內必須守恆。組元相等描述遷移過程中各組元如何保持相等。突出的例包括傅利葉熱導定律和粘性流動方程。它們各自描述熱通量和溫度梯度關係及液體通量與加到液體的力之間的關係。這些方程也證明了遷移現象和熱力學的深層聯繫。一種聯繫解析了為何遷移現象是不可逆的。幾乎所有這些物理現象都最後包含有系統尋求它們的最低能態以符合最小能量原理。由於這一點，系統無任何驅動力而遷移停止。這種平衡與各特別遷移有聯繫：熱遷移是系統企圖達到和它的環境熱平衡。如同質量和動量遷移運動系統向化學和力學平衡運動一樣。
遷移過程的例包括熱導（能量遷移），液流（動量遷移），分子擴散（質量遷移），輻射和半導體內的電荷遷移。
遷移現象有廣泛的套用。例如，固體物理電子的運動和相互作用,空穴和聲子是在“遷移現象”下研究的。在生物醫學工程的另一例子；有興趣的遷移現象是：溫度調節，灌注和微液體學。化學工程的遷移現象是研究反應設計，分子分析或擴散遷移機理。
質量，能量和動量遷移可受外部來源影晌：
有氣味時，氣味消散慢。
雨滴周圍空氣抵抗重力對雨滴牽引。
現象間的共性
研究遷移現象的重要原則是現象間的相似性：
擴散
動量，能量和質量遷移方程有顯著相似性；它們都用擴散，如下列例子所表明：
質量：空氣中氣味的散開和耗散是質量擴散的例子
能量：固體材料中熱導是熱擴散例子
動量：受牽引雨滴落到大氣時是動量擴散的例子（由於粘滯應力和減速，雨滴損失動量給周圍空氣）。
液體動量的牛頓分子遷移方程，傅利葉的熱定律，菲克的質量定律是很相似的。為了比較這三種不同遷移現象，只要改變遷移係數，就可得另外的方程。
翁薩格倒易關係
用溫度，質量密度和壓力描述液體系統。已知，溫度不同導致熱從系統較熱處流向較冷部份；類似的，壓力不同導致質量從高壓流到低壓區域(一種“互補關係”）。當溫度和壓力都變時，會出現什麼異常？壓力不變時，溫度不同會引起質量流（如對流），在溫度恆定，壓力不同可引起熱流。奇異的是，壓力不同的單位體積熱流和溫度不同的單位體積密度（質量）流是相等的。
昂薩格用統計力學方法得出微觀動力學時間反轉性的結果要求上述的相等關係。由昂薩格所發展的理論比這個例更通用；它一次可處理多過二個熱力學力。
動量遷移
動量遷移時。液體作為連續分布物質處理。研究動量遷移，或液體力學可分為二分支：液體靜力學和液體動力學；當液體流向平行一個固體表面x方向時，液體有x方向的動量，動量遷移可用牛頓粘滯定律描述。
