თუ ლოკალურ მოცულობაში განაწილებულია სხვა აირის მინარევი(ან გაზრდილია მოცემული აირის კონცენტრაცია), მოლეკულების ქაოტური მოძრაობა ცდილობს გაათანაბროს აირების კონცენტრაცია. აირის მოლეკულების კონცენტრაციის გათანაბრების პროცესს დიფუზია ეწოდება. დაკვირვებები აჩვენებს, რომ კონცენტრაციის ცვლილების გასწვრივ მიმართული ღერძის პერპენდიკულარულ  ფართში  დროის განმავლობაში დიფუზიის პროცესში გადაიტანება ΔM მასა, რომელიც პროპორციულია  კონცენტრაციის გრადიენტის,  ფართობისა და  დროის

(13.1)

ეს გამოსახულება წარმოადგენს ფიკის კანონს. D-ს ეწოდება დიფუზიის კოეფიციენტი. მინუს ნიშანი ნიშნავს, რომ მასა გადაიტანება კონცენტრაციის კლების მიმართულებით. მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის მიხედვით

ამდენად, დიფუზიის კოეფიციენტი განისაზღვრება მოლეკულების  თვასუფალი გარბენის საშუალო სიგრძით და v_{საშ არით} საშუალო არითმეტიკული სიჩქარით.

მოლეკულების უწესრიგო სითბური მოძრაობა, მათ შორის განუწყვეტელი შეჯახებები იწვევენ იმას, რომ მოლელუკელბი შედარებით ნელა მაგრამ მაინც, გადადგილდებიან სივრცის ერტი წერტილიდან მეორეში. დაჯახებების შედეგად ივლება მოლეკულის სიჩქარის სიდიდეც და მიმართულებაც, რაც იწვევს იმპულსისა და ენერგიის ცვლილებას. ამიტომ აირად გარემოში თუ განვიხილავთ გარემოს ცალკეული უბნების უსასრულოდ მცირე მოცულობებს, თვითნებურად წარმოიქმნება აირის სიმკვრივის (კონცენტრაციის), ტემპერატურისა და წნევის ფლუქტუაციები, რომლებიც მყისიერად ქრება. თუ მოცემული არაერთგვაროვნებები გამოწვეულია გარეშე წყაროთი და აქვს მუდმივი ხასიათი, მაშინ მოლეკულების ქაოტური მოძრაობები ცდილობენ ამ არაერთგვაროვნებების ლიკვიდირებას. ამასთან აირში წარმოიქმნება განსაკუთრებული პროცესები, რომელნიც გადატანის სახელით არის ცნობილი. მათ მიეკუთვნება დიფუზია, სითბოგამტარობა და შინაგანი ხახუნი.

აირის მოლეკულების საშუალო სიჩქარეები ძალიან მაღალია, რიგით ასეული მეტრია წამში ჩვეულებრივ პირობებში. მიუხედავად ამისა აირში მოლეკულური მოძრაობის შედეგად არაერთგვაროვნების გათანაბრების პროცესი მიმდინარეობს საკმაოდ ნელა. ეს აიხსნება იმით, რომ მოლეკულები გადაადგილებისას განიცდიან შეჯახებებს სხვა მოლეკულებთან. ყოველი შეჯახებისას მოლეკულის სიჩქარე იცვლის მიმართულებასა და სიდიდეს. ამის შედეგად სიჩქარე, რომლითაც მოლეკულა დიფუნდირებს აირის ერთი ნაწილიდან მეორეში, გაცილებით ნაკლებია მოლეკულური მოძრაობის საშუალო სიჩქარეზე. მოლეკულების მოძრაობის სიჩქარის შესაფასებლად შემოჰყავთ თავისუფალი გარბენის სიგრძის ცნება. ამდაგვარად მოლეკულის თავისუფალი გარბენის საშუალო სიგრძე  არის საშუალო მანძილი, რომელსაც მოლეკულა გადის დაჯახებიდან დაჯახებამდე.

-ს განსაზრვრისთვის ჯერ გამოვთვალოთ დროის ერთეულში არჩეული მოლეკულის სხვა მოლეკულებთან დაჯახებების საშუალო რიცხვი . ჩავთვალოთ, რომ მოლეკულა დაჯახების შემდეგ აგრძელებს მოძრაობას სწორ ხაზზე  საშუალო სიჩქარით.

მოლეკულებს, რომელსაც ეჯახება არჩეული მოლეკულა, პირველ მიახლოებაში ვთვლით უძრავად და მათ მივიჩნევთ r რადიუსის მქონე სფერულ სხეულებად. ვთქვათ არჩეული მოლეკულა მოძრაობს A₁ მდგომარეობიდან მარჯვნივ A₂ მდგომარეობისკენ O₁O₂ წრფეზე. მოძრაობისას ის განიცდის შეჯახებებს იმ უძრავ მოლეკულებთან, რომელთა ცენტრები O₁O₂ ტრაექტორიიდან 2r-ზე ნაკლებად არიან დაშორებულნი. ანუ საშუალო სიჩქარით მოძრავი მოლეკულა ერთი წამის განმავლობაში შეეჯახება ყველა მოლეკულას, რომელთა ცენტრები მოთავსებულია მოცულობაში, რომელიც შემოფარგლულია 2r რადიუსისა და  სიგრზის მქონე ცილინდრით

.

თუ მოლეულათა კონცენტრაცია არის n , მაშინ ცილინდრის შიგნით მოთავსებულ მოლეკულათა რიცხვი არის

სწორედ ეს რიცხვი  განსაზრვრავს დროის ერთეულში შეჯახებების რიცხვს.

იმის დაშვება, რომ ერთის გარდა ყველა მოლეკულა უძრავია, რათქმაუნდა არასწორია. სინამდვილეში ყველა მოლეკულა მოძრაობს და ორი ნაწილაკის შეჯახების შესაძლებლობა დამოკიდებულია მათ ფარდობით სიჩქარეზე. ამიტომ  საშუალო არითმეტიკული სიჩქარის ნაცვლად უნდა შემოდიოდეს მოლეკულის საშუალო ფარდობითი სიცქარე \(\bar{u}\)_rel . თუ მოლეკულების სიჩქარე განაწილებულია მაქსველის მიხედვით, მაშინ, ერთგავაროვანი აირის საშუალო ფარდობითი სიჩქარე -ჯერ მეტია -ზე . ამიტომ, საშუალო დაჯახებების რიცხვი უნდა გაიზარდოს -ჯერ

(12.7)

დროის ერთეულში მოლეკულის მიერ განვლილი სასუალო მანძილი რიცხობრივად ტოლია -ის. ამიტომ თავისუფალი გარბენის საშუალო სიგრძე ტოლია  ანუ

(12.8)

ამდაგვარად, თავისუფალი გარბენის საშუალო სიგრძე  არ არის აირის ტემპერატურაზე დამოკიდებული, რადგან ტემპერატურის ზრდით ერთდროულად იზრდება -იც და -ც. მოლეკულების დაჯახებებისა და თავისუფალი გარბენის საშუალო სიგრძის გამოთვლისას მოლეკულის მოდელად აღებული იყო სფეროსებრი დრეკადი სხეული. სინამდვილესი თითოეული მოლეკულა წარმოადგენს ელემენტური ნაწილაკების რთულ სისტემას და დრეკადი დაჯახებების განხილვისას იგულისხმებოდა, რომ მოლეკულების ცენტრები შეიძლება მიუახლოვდნენ ერთმანეთს რაღაც უმცირეს მანძილებამდე. მას შემდეგ წარმოიქმნება განზიდვის ძალები, რომლებიც იწვევენ დრეკადის მსგავს ურთიერთქმედებას. დრეკადი დაჯახებების მსგავსი ურთიერტქმედებისას მოლეკულების ცენტრებს შორის საშუალო მანძილს უწოდებენ ეფექტურ დიამეტრს  . მაშინ

(12.9)