气体中的分子处于恒定、混乱的热运动中。由于分子可以自由移动,因此组成分子会混合、相互碰撞,并撞击可能嵌入气体中的颗粒。如果特定成分的浓度不均匀,则该成分会发生从高浓度位置向低浓度位置的总运动。这种聚集运动就是扩散,可以归因于分压或化学势以及浓度的差异。
在没有任何固体表面(例如沙粒或墙壁)的系统中,特定成分的扩散只能通过与不同质量的分子碰撞来抵抗。这些分子-分子碰撞在分子尺度上产生的扩散阻力在宏观尺度上表现为菲克定律中出现的分子扩散系数。在占据多孔介质的气体中扩散会受到分子-粒子碰撞的额外阻力。分子尺度上复杂且未解决的分子-粒子碰撞产生的扩散阻力在宏观尺度上表现为克努森扩散系数。
上述概念支撑了本书中关于理想等温二元气体在多孔介质中一维成分通量的方程。文中解释了格雷厄姆定律、扩散导致非粘性散气流,以及为何在大多数现场环境中扩散产生的压力梯度是正常的。本文所提出的方程,针对受相压梯度影响的成分扩散(即所谓的压力扩散),包括分子扩散系数和克努森扩散系数,即使克努森扩散并不重要。这些及其他结果是多孔固体扩散中独有的,且不符合通常的菲克定律扩散处理。