Les molécules individuelles se déplacent de manière aléatoire dans l’espace tridimensionnel, heurtant d’autres molécules en cours de route. Leur vitesse dépend de nombreux facteurs, tels que leur température et la densité du milieu dans lequel ils se déplacent, par exemple, qu'il s'agisse de l'air ou d'une bouillie de café. Mais malgré le mouvement aléatoire de chaque particule individuelle, il existe une tendance générale des molécules d’un mélange à migrer des zones de concentration plus élevée vers des zones de concentration plus faible. Ce processus est connu sous le nom de diffusion . Cette vidéo de la Khan Academy explique le processus :
Cette vidéo de la Khan Academy explique comment la diffusion des particules se produit selon un gradient de concentration.
Étant donné que le café moulu contient une grande quantité de matières solubles, une suspension de café contient toujours une répartition inégale des molécules . L’eau adjacente à un café moulu est susceptible de contenir une concentration plus élevée de molécules aromatiques que l’eau située plus loin du café moulu. L' irrégularité de la concentration dans une bouillie est ce qui détermine la diffusion . Lorsqu'une région de forte concentration borde une région plus diluée, le terme « gradient de concentration » décrit la différence entre elles. Les molécules descendent le gradient de concentration, d’une zone de concentration plus élevée vers une zone de concentration plus faible. Le processus de diffusion ne nécessite aucune énergie supplémentaire ; tout ce qu'il faut, c'est un gradient de concentration.
Par exemple, si vous ajoutez quelques gouttes d'encre dans un bol d'eau, le molécules qui composent l’encre seront finalement répartis en concentrations égales sur l’ensemble de la masse d’eau. Quand l'encre molécules devenir uniformément dispersé, un état de équilibre a été atteint. La solution pourrait prendre plusieurs heures, voire plusieurs jours, pour atteindre équilibre, surtout si l'eau est froide. Dans un environnement froid, chaque molécule contient moins énergie cinétique et ne peut donc pas se diffuser aussi rapidement.
En statique infusion par immersion comme une presse française, où un lit de café se forme au fond du boue, équilibre ne sera pas réalisé en suffisamment de temps pour servir un café « chaud » à un client.