Les molécules d’un gaz sont en mouvement thermique constant et chaotique. Parce que les molécules sont libres de se déplacer, les molécules constitutives s’entremêlent, entrent en collision les unes avec les autres et empiètent sur les particules qui peuvent être intégrées dans le gaz. Si la concentration d’un constituant particulier n’est pas uniforme, il se produit un mouvement agrégé de ce constituant des emplacements de forte concentration vers des emplacements de faible concentration. Ce mouvement agrégé est une diffusion et peut être attribué à des différences de pression partielle ou de potentiel chimique, ainsi qu’à une concentration.
La diffusion d’un constituant particulier dans des systèmes exempts de toute surface solide (par exemple, des grains de sable ou des parois) n’est résistée que par collision avec des molécules de masse différente. La résistance à la diffusion résultant de ces collisions molécule-molécule à l’échelle moléculaire se manifeste à l’échelle macroscopique par le coefficient de diffusion moléculaire qui apparaît dans la loi de Fick. La diffusion dans un gaz occupant un milieu poreux subit une résistance supplémentaire attribuable aux collisions molécule-particule. La résistance à la diffusion résultant des collisions compliquées et non résolues molécule-particule à l’échelle moléculaire se manifeste à l’échelle macroscopique par le coefficient de diffusion de Knudsen.
Les concepts ci-dessus sous-tendent les équations de ce livre pour le flux unidimensionnel des constituants d’un gaz idéal, isotherme et binaire dans les milieux poreux. Des explications sont fournies pour la loi de Graham, la diffusion engendrée par un écoulement de gaz en vrac non visqueux et pourquoi il faut s’attendre à des gradients de pression créés par diffusion dans la plupart des contextes de terrain. L’équation présentée ici pour la diffusion des constituants affectée par un gradient de pression de phase (appelée diffusion de pression) comprend à la fois les coefficients de diffusion moléculaire et de Knudsen, même lorsque la diffusion de Knudsen n’a pas d’importance. Ces résultats et d’autres sont propres à la diffusion dans les solides poreux et ne découlent pas du traitement habituel de la loi de Fick de la diffusion.