Inkt diffundeert in water vanwege de willekeurige beweging van water- en inktmoleculen. Op grote schaal zien we de individuele moleculen niet bewegen. In plaats daarvan zien we hoe donker de inkt is op verschillende punten in de oplossing, die feitelijk de concentratie aangeeft. Je kunt zien dat de inkt van gebieden met een hogere concentratie naar lagere concentraties gaat en de snelheid van deze beweging is evenredig met de diffusiecoëfficiënt van de inkt in water.

Willekeurige bewegingen

Temperatuur is een maat voor de willekeurige bewegingen van moleculen. Terwijl watermoleculen willekeurig in een mengsel met inkt bewegen, botsen ze tegen de inktmoleculen, waardoor ze ook willekeurig bewegen. Op plaatsen waar er meer inktmoleculen zijn, zijn er meer botsingen met watermoleculen die de inktmoleculen naar andere plaatsen stuiteren. Als gevolg hiervan verplaatsen de inktmoleculen zich gemiddeld van gebieden met meer moleculen (hogere concentratie) naar gebieden met minder moleculen (lagere concentratie).

Diffusiecoëfficiënt

Hoe hoger de temperatuur van de inkt water, hoe sneller de moleculen bewegen. Dit resulteert in meer en hardere botsingen. Bijgevolg is de diffusiecoëfficiënt evenredig met de temperatuur. Hoe ver elk inktmolecuul beweegt na een botsing hangt af van zijn diameter, omdat grotere moleculen meer vertragen door wrijving in vergelijking met kleinere moleculen. De intrinsieke wrijving in een vloeistof wordt viscositeit genoemd. De diffusiecoëfficiënt is dus omgekeerd evenredig met zowel de diameter van het molecuul als de viscositeit van de vloeistof.

Entropie en diffusie

De tweede wet van de thermodynamica stelt dat entropie de neiging heeft te stijgen. Entropie is een maat voor hoe ongeordende, verspreide of willekeurig gerangschikte dingen zijn. Als inkt diffundeert uit een geconcentreerde druppel, worden de moleculen meer verspreid en willekeurig verdeeld. Dus als inkt diffundeert, neemt de entropie van het systeem toe.