是在外場的影響下(可以是熱的、電的、磁的),固體內部發生的物質的、能量的、電荷的輸運現象。這是固體內部的宏觀的非平衡過程,是固體物理研究的基本問題之一。

  沒有溫度梯度,僅存在恒定電磁場時,固體中的輸運現象主要是電導、霍耳效應、磁致電阻三種現象。固體的電導指的是在恒定電場作用下,因體內部發生的電流(電荷輸運現象),通常用電導率來表徵材料的導電能力(見固體的導電性)。霍耳效應是在與電流垂直的方向上施加磁場,會引起一個與電流和和磁場垂直的橫向電勢差,通常用霍耳系數來表征材料的霍耳效應的大小。磁致電阻指的是當外加磁場較強時,固體材料的電阻率發生變化,即磁場的存在對電導的影響。如電流方向和磁場方向相垂直,則為橫向磁致電阻,電流方向與磁場平行時則為縱向磁致電阻。當存在濃度梯度時,就會發生固體中的擴散現象(質量輸運現象)。當存在溫度梯度時,固體中最簡單的輸運現象是熱傳導(見固體的導熱性)。這是熱量從高溫區向低溫區傳輸能量的過程。通常用熱導率表征一種材料的導熱能力。如果還存在電場,則除瞭通常的導電、導熱現象外,還有三種熱電效應,即珀耳帖效應、塞貝克效應、湯姆孫效應(見溫差電現象)。如果磁場同時存在,則還會有熱磁效應發生。主要的熱磁效應為厄廷好森效應、能斯脫效應和裡紀-勒杜克效應。

  上述固體中的輸運現象,由一系列的物理量如電導率、霍耳系數等表征,這些物理量稱為輸運系數,與固體材料本身的性質有關。到目前為止,固體中的輸運現象的研究主要限於離開平衡態不太遠的線性非平衡的穩態輸運現象。可以唯象地采用線性不可逆過程熱力學加以討論,也可得到輸運系數之間的一些普遍關系。如果承擔輸運任務的粒子系統比較稀薄,可采用玻耳茲曼輸運方程(見統計物理學)從理論上計算輸運系數。一方面是外界對系統的影響,另一方面系統存在趨向於平衡的弛豫效應,當這兩種因素相抵時,系統達到穩態。解這個穩態的玻耳茲曼輸運方程,便可計算出輸運系數。而弛豫效應則決定於粒子系統(如電子、聲子等)在輸運過程所受散射的微觀機理。由於輸運系數在實驗上均可以測定,因此通過實驗數據與理論計算的比較,使我們對固體的結構與性質有更深入的瞭解。對於粒子間相互作用很強,或者很稠密的體系,以及粒子的量子性表面比較突出的系統,用玻耳茲曼方程來處理是不恰當的,近年來,也發展瞭不少針對各類情況的理論方法和模型。

  

參考書目

 王竹溪著:《熱力學》,高等教育出版社,北京,1955。

 王竹溪著:《統計物理學導論》,高等教育出版社,北京,1956。