菲克第一定律(見菲克定律):;其中J為擴散通量,D為擴散係數,ρ為擴散物質的質量濃度,x為擴散方向 。
擴散係數的定義為:當濃度為一個單位時,單位時間內,垂直通過擴散方向x的單位面積的物質流量 。
而擴散係數的定義少了“當濃度為一個單位時”,從菲克第一定律不難看出,其實擴散係數的數學意義就是 :擴散通量與濃度梯度之比,即與“當濃度為一個單位”的意義吻合。
其中負號的意思是擴散從高濃度向低濃度自發進行。ρ與x為線性關係,隨著x的增加ρ增加,即濃度梯度增加,斜率為正。而擴散的方向正好從高濃度向低濃度進行,於是在前加負號。(這裡不考慮“上坡擴散”的因素)