Zachowanie cząsteczek gazu: dyfuzja molekularna, średnia droga swobodna i wysięk

Zamknięta butelka perfum zawiera wysokie stężenie gazowych cząsteczek aromatycznych, które stale się poruszają i losowo kolidują. Tymczasem powietrze na zewnątrz butelki nie zawiera w zasadzie żadnej z tych cząsteczek.

Po otwarciu butelki ustala się gradient stężeń między tymi obszarami o wysokim i niskim stężeniu. Cząsteczki nadal poruszają się losowo, z ogólnym ruchem z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niskim stężeniu. 

Spontaniczne mieszanie i rozprzestrzenianie się cieczy lub gazów w odpowiedzi na gradient stężeń nazywa się dyfuzją molekularną.

Dyfuzja jest procesem powolnym. Mimo że cząsteczki gazu poruszają się z dużą prędkością, liczne zderzenia powodują częste zmiany prędkości i kierunku. 

Średnia odległość, jaką cząstka pokonuje między zderzeniami, jest znana jako jej średnia droga swobodna. W przypadku cząstki gazu na jej średnią swobodną drogę ma wpływ gęstość cząstek, która również wpływa na ciśnienie. 

Wraz ze wzrostem gęstości cząstek wzrasta częstotliwość zderzeń. W związku z tym ich średnia swobodna ścieżka jest krótsza. Podobnie, wraz ze spadkiem gęstości cząstek, zmniejsza się również częstotliwość zderzeń, co prowadzi do wydłużenia średniej ścieżki swobodnej.