输运系数 (
γ
{\displaystyle \gamma }
)代表一个物理系统 对偏离平衡的扰动的响应强度。因此,输运系数也描述了系统回到熱力學平衡 的速度。
输运系数出现在输运定律中[ 1] :
J
k
=
γ
k
X
k
{\displaystyle {\mathbf {J} {_{k}}}\,=\,\gamma _{k}\,\mathbf {X} {_{k}}}
其中:
J
k
{\displaystyle {\mathbf {J} {_{k}}}}
:任意物理量
k
{\displaystyle k}
的通量密度
γ
k
{\displaystyle \gamma _{k}}
:物理量
k
{\displaystyle k}
的输运系数
X
k
{\displaystyle {\mathbf {X} {_{k}}}}
:与
k
{\displaystyle k}
相关的驱动力,通常表示为某一标量的梯度 。
输运系数可以用格林久保关系 描述:
γ
=
∫
0
∞
⟨
A
˙
(
t
)
A
˙
(
0
)
⟩
d
t
,
{\displaystyle \gamma =\int _{0}^{\infty }\langle {\dot {A}}(t){\dot {A}}(0)\rangle \,dt,}
其中
A
{\displaystyle A}
为一个可观测量,
⟨
⋅
⟩
{\displaystyle \langle \cdot \rangle }
表示系综平均(ensemble average),点号表示对
A
{\displaystyle A}
的时间导数。[ 2] 并且有
A
˙
∝
J
k
{\displaystyle {\dot {A}}\propto J_{k}}
。
对于时间
t
{\displaystyle t}
大于可观测量涨落的相关时间的情况,输运系数也可由广义爱因斯坦关系 描述[ 2] :
2
t
γ
=
⟨
|
A
(
t
)
−
A
(
0
)
|
2
⟩
.
{\displaystyle 2t\gamma =\langle |A(t)-A(0)|^{2}\rangle .}
在一般情况下,输运系数可以是张量形式。
扩散系数 ,见菲克第一定律 以获得相应的输运定律。[ 1]
熱導率 ,见傅里叶定律 以获得相应的输运定律。[ 1]
剪切黏度 ,为
η
=
1
k
B
T
V
∫
0
∞
d
t
⟨
σ
x
y
(
0
)
σ
x
y
(
t
)
⟩
{\displaystyle \eta ={\frac {1}{k_{\mathrm {B} }TV}}\int _{0}^{\infty }dt\,\langle \sigma _{xy}(0)\sigma _{xy}(t)\rangle }
其中
σ
{\displaystyle \sigma }
为应力张量 ,相应的输运定律见牛顿流体 。[ 1]
当存在大梯度时,输运方程通常需要扩展以包含更高阶项(以及相应的高阶输运系数)。[ 3]
Plawsky, Joel L., 1957-. Transport phenomena fundamentals Third edition. ISBN 9781466555358 .
^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Plawsky, Joel L., 1957-. Transport phenomena fundamentals Third edition. ISBN 9781466555358 .
^ 2.0 2.1 Water in Biology, Chemistry, and Physics: Experimental Overviews and Computational Methodologies, G. Wilse Robinson, ISBN 978-981-02-2451-6 , S. 80, Google Books
^ Kockmann, N. (2007). Transport Phenomena in Micro Process Engineering. Deutschland: Springer Berlin Heidelberg. Seiten 71,72 Google Books