Las moléculas de un gas están en constante y caótico movimiento térmico. Debido a que las moléculas pueden moverse libremente, las moléculas constituyentes se entremezclan, chocan entre sí e inciden en las partículas que pueden estar incrustadas en el gas. Si la concentración de un constituyente particular no es uniforme, se produce un movimiento agregado de ese constituyente desde ubicaciones de alta concentración hacia ubicaciones de baja concentración. Este movimiento agregado es difusión y puede atribuirse a diferencias en la presión parcial o al potencial químico, así como a la concentración.
La difusión de un constituyente particular en sistemas libres de superficies sólidas (por ejemplo, granos de arena o paredes) solo se resiste mediante la colisión con moléculas de diferente masa. La resistencia a la difusión derivada de estas colisiones molécula-molécula a escala molecular se manifiesta a escala macroscópica como el coeficiente de difusión molecular que aparece en la ley de Fick. La difusión en un gas que ocupa un medio poroso experimenta una resistencia adicional que es atribuible a las colisiones molécula-partícula. La resistencia a la difusión que surge de las complicadas y no resueltas colisiones molécula-partícula a escala molecular se manifiesta a escala macroscópica como el coeficiente de difusión de Knudsen.
Los conceptos anteriores sustentan las ecuaciones de este libro para el flujo unidimensional de los constituyentes de un gas binario ideal, isotérmico en medios porosos. Se proporcionan explicaciones para la ley de Graham, el flujo de gas a granel no viscoso engendrado por difusión y por qué se esperan gradientes de presión creados por difusión en la mayoría de los entornos de campo. La ecuación presentada en este documento para la difusión de constituyentes afectados por un gradiente de presión de fase (la llamada difusión de presión) incluye los coeficientes de difusión molecular y de Knudsen, incluso cuando la difusión de Knudsen no es importante. Estos y otros resultados son exclusivos de la difusión en sólidos porosos y no se derivan del tratamiento habitual de la ley de Fick de la difusión.