Diffusion des gaz à travers une membrane
Considérons une enceinte constituée des deux compartiments séparés par une paroi percée d'un orifice O. Ils contiennent un gaz parfait (les molécules n'ont pas d'interactions entre elles) à des concentrations telles que C1 >C2, à la même température

Dans chaque compartiment, chaque molécule subit une série de translation successive effectuée au hasard, au gré de leurs chocs respectifs. Autour de l'orifice O, un certain nombre de translations entraîne les molécules à changer de compartiment. Il va donc se produire un double flux de particules (de 1 vers 2 et de 2 vers 1). Dans chaque direction, le flux est proportionnel à la concentration de molécules dans le compartiment d'origine, soit :

Les propriétés de diffusion sont indépendantes du compartiment, donc les “k” sont les mêmes, et par conséquent, le flux net de diffusion est égal à la différence des flux, soit :

Le coefficient k dépend de :
*la nature de l'orifice O (↑ avec la surface, structure),
*a nature du gaz (↓ avec la taille, la polarité des molécules),
*la température (↑ avec la température.).
Si le gaz est parfait (aucunes interactions entre les molécules), k est indépendant de la concentration. Dans tous les cas, le gaz diffuse du compartiment ayant la plus forte concentration vers celui ayant la plus faible concentration, jusqu'à équilibre des concentrations. Il faut noter que lorsque cet équilibre est atteint, il existe toujours des échanges, mais en quantités identiques entre les compartiments (bilan global nul).
Remarque :
1- si la paroi est percée de plusieurs trous (membrane poreuse), k représente la perméabilité de la membrane.
2- à la place de la concentration, on peut prendre la pression.