Diffuusio on ilmiö, jossa molekyylit pyrkivät siirtymään väkevämmästä pitoisuudesta laimeampaan tasoittaen mahdolliset pitoisuuserot ajan mittaan. Molekyylit liikkuvat satunnaisen lämpöliikkeen eli Brownin liikkeen mukaan. Sokerin sekoittuminen kahviin on eräs käytännönläheinen esimerkki diffuusiosta. Diffuusiovoima on nk. virtuaalivoima: yksittäiseen partikkeliin ei kohdistu voimaa joka kuljettaisi sitä diffuusion suuntaan. Diffundoitumissuunta määräytyy todennäköisyyden mukaan siten, että todennäköisimmin partikkeli siirtyy paikaltaan sellaiseen paikkaan, missä ei ole partikkelia. Pohjimmiltaan diffuusio johtuu entropian kasvusta ja termodynamiikan toisesta laista. Kun sokerimolekyylit sekoittuvat kahviin, vähenee systeemissä erilaisten tilojen määrä ja niin ollen entropia kasvaa. Yleisesti kun konsentraatiogradientti tasoittuu, vähentää se systeemin erilaisten olotilojen määrää ja siten kasvattaa entropiaa. Näin ollen diffuusio on spontaani prosessi, ja sokerin erottaminen kahvista vaatii ulkopuolista energiaa.