非平衡態(tài)熱力學(xué)，研究的是不可逆過(guò)程，它們隨時(shí)間的推移而改變狀態(tài)，其方向總是從非平衡態(tài)趨向平衡態(tài)，擴(kuò)散、熱傳導(dǎo)和動(dòng)量傳遞，是典型的不可逆過(guò)程，總稱為傳遞現(xiàn)象。因此學(xué)習(xí)非平衡熱力學(xué)必須首先了解傳遞現(xiàn)象的基本規(guī)律。

傳遞現(xiàn)象可概括為物質(zhì)傳遞、熱量傳遞和動(dòng)量傳遞。前兩者又稱為擴(kuò)散和熱傳導(dǎo)。從機(jī)理來(lái)說(shuō)，可區(qū)分為分子傳遞與旋渦傳遞，旋渦傳遞屬于流體力學(xué)，不可逆過(guò)程熱力學(xué)研究的是分子傳遞現(xiàn)象。

擴(kuò)散

由于化學(xué)勢(shì)差別而產(chǎn)生的物質(zhì)由化學(xué)勢(shì)較高的區(qū)域向化學(xué)勢(shì)較低的區(qū)域的遷移。具體來(lái)說(shuō)是由濃差、溫差以及電位差所引起，其中以濃差較為常見(jiàn)。擴(kuò)散一直進(jìn)行到相內(nèi)各部分濃度達(dá)到均勻，或兩相間達(dá)到相平衡為止。

熱傳導(dǎo)

由于溫差而產(chǎn)生的熱量由溫度較高的區(qū)域向溫度較低的區(qū)域的傳遞。當(dāng)各部分溫度均勻，達(dá)到熱平衡，熱傳導(dǎo)終止。

動(dòng)量傳遞

由于流速差而產(chǎn)生的動(dòng)量由高流速區(qū)域向低流速區(qū)域的傳遞。當(dāng)各部分流速完全相同，動(dòng)量傳遞終止。

傳遞現(xiàn)象的微觀原因是分子、離子、原子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)。由于熱運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性，由濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)的粒子多，由濃度低的區(qū)域向濃度高的區(qū)域運(yùn)動(dòng)的粒子少，其凈結(jié)果在宏觀上即表現(xiàn)為擴(kuò)散。

傳遞現(xiàn)象在化學(xué)和化工過(guò)程中，在生命、材料、環(huán)境等領(lǐng)域中占有重要地位。譬如擴(kuò)散，精餾塔、吸收塔、萃取塔的效率及多相催化的反應(yīng)速率，水溶液和熔鹽電解的效率都決定于物質(zhì)在相內(nèi)和相間傳遞的速率。動(dòng)植物細(xì)胞中物質(zhì)的傳遞，大氣和江河湖海中污染物的傳播，云霧的生成都與流體中的擴(kuò)散有關(guān)。物質(zhì)在固體中的擴(kuò)散如鋼鐵的滲碳，半導(dǎo)體材料的摻雜，沸石的離子交換，氣體在高分子膜中的擴(kuò)散，氫氣在金屬中的溶解，高分子材料在溶劑中的溶脹等，都具有重大實(shí)際意義醫(yī)學(xué)教育網(wǎng)搜集整理。

由溫度高的區(qū)域向溫度低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)的粒子所攜帶的動(dòng)能高，由溫度低的區(qū)域向溫度高的區(qū)域所攜帶的動(dòng)能低，其凈結(jié)果在宏觀上即表現(xiàn)為熱傳導(dǎo)。由流速高的區(qū)域向流速低的區(qū)域運(yùn)動(dòng)的粒子所攜帶的動(dòng)量大，由流速低的區(qū)域向流速高的區(qū)域運(yùn)動(dòng)的粒子所攜帶的動(dòng)量小，其凈結(jié)果在宏觀上即表現(xiàn)為動(dòng)量傳遞。

由于擴(kuò)散、熱傳導(dǎo)和動(dòng)量傳遞有著相同的微觀本質(zhì)，因而它們具有類似的宏觀規(guī)律，可以在統(tǒng)一的理論框架中進(jìn)行研究。這種統(tǒng)一的框架不僅表現(xiàn)在：它們都可以用形式相同的通量（物質(zhì)通量、熱通量、動(dòng)量通量）與推動(dòng)力（化學(xué)勢(shì)梯度、溫度梯度、流速梯度）間的正比關(guān)系來(lái)描述，具體表現(xiàn)為費(fèi)克定律、傅里葉定律和牛頓定律；而且它們可以統(tǒng)一組織在非平衡態(tài)熱力學(xué)的理論框架之中。與平衡態(tài)熱力學(xué)的功能類似，非平衡態(tài)熱力學(xué)揭示了不同傳遞特性間一些有價(jià)值的普遍聯(lián)系。