Молекулярный перенос массы в гомогенной смеси называется молекулярной диффузией.
Направленное движение i-го компонента возникает лишь в том случае, если в среде имеется градиент концентрации его молекул .Тогда поток массы i-го компонента может быть выражен:
, (2.8)
Здесь Di- коэффициент диффузии. Коэффициент диффузии Di зависит от динамических характеристик молекул (масса, потенциал взаимодействия), а также о давления и температуры системы. Коэффициент диффузии определяется, в основном, экспериментально. Коэффициент диффузии увеличивается с ростом температуры и уменьшения давления.
Знак “-“ свидетельствует о противоположной направленности векторов потока и градиента концентрации. Градиент концентрации направлен в сторону увеличения, а поток вещества – в сторону ее уменьшения.
Для изотермической системы:
(2.9)
Для случая многокомпонентной системы i-го компонента:
(2.10)
Здесь матрица коэффициентов многокомпонентной диффузии.
Согласно формуле (2.10), макроскопический поток каждого компонента зависит от градиента концентраций всех компонентов, а определяется свойствами компонентов среды.
Для двух компонентной системы вырождается в единственный коэффициент бинарной (взаимной) диффузии. и тогда:
(2.11)
Это соотношение называется первым законом Фика.