תוֹכֶן
דיו מתפזר במים בגלל התנועה האקראית של מים ומולקולות דיו. בקנה מידה גדול אנו לא רואים את המולקולות הבודדות נעות. במקום זאת אנו רואים עד כמה כהה הדיו בנקודות שונות בתמיסה, מה שמעיד למעשה על ריכוזו. ניתן לראות את הדיו נע מאזורים בעלי ריכוז גבוה יותר לאזורים בעלי ריכוז נמוך יותר, וקצב התנועה הזה פרופורציונלי למקדם ההפצה של הדיו במים.
תנועות אקראיות
טמפרטורה היא מדד לתנועות האקראיות של מולקולות. כאשר מולקולות מים מסתובבות באקראי בתערובת עם דיו, הן נתקלות במולקולות הדיו וגורמות להן לנוע באופן אקראי. במקומות בהם יש יותר מולקולות דיו, יש יותר התנגשויות במולקולות מים שמכותות את מולקולות הדיו למקומות אחרים. כתוצאה, בממוצע, מולקולות הדיו עוברות מאזורים עם יותר מולקולות (ריכוז גבוה יותר) לאזורים עם פחות מולקולות (ריכוז נמוך יותר).
מקדם דיפוזיה
ככל שהטמפרטורה של המים גבוהה יותר, כך המולקולות נעות מהר יותר. התוצאה היא התנגשויות יותר ויותר. כתוצאה מכך מקדם הדיפוזיה פרופורציונאלי לטמפרטורה. כמה רחוק כל מולקולת דיו עוברת לאחר התנגשות תלוי בקוטר שלה, מכיוון שמולקולות גדולות יותר מאטיות יותר מחיכוך לעומת מולקולות קטנות יותר. החיכוך המהותי בנוזל נקרא צמיגות. לפיכך, מקדם הדיפוזיה הוא ביחס הפוך הן לקוטר המולקולות והן לצמיגות הנוזלים.
אנטרופיה ודיפוזיה
החוק השני של התרמודינמיקה קובע כי האנטרופיה נוטה להתגבר. אנטרופיה היא מדד לאופן בו הדברים לא מופרעים, מפוזרים או מסודרים באופן אקראי. כאשר הדיו מתפזר מירידה מרוכזת, המולקולות מתפשטות יותר ומופצות באופן אקראי. כך שככל שהדיו מתפזר, האנטרופיה של המערכת עולה.