Masalah difusi dalam bab ini diselesaikan dengan membuat neraca massa untuk satu atau lebih spesies kimia di atas shell tipis dari zat padat atau fluida. Setelah memilih sistem yang sesuai, hukum konservasi massa spesies A dalam sistem biner ditulis di atas volume shell dalam bentuk

Pernyataan konservasi, tentu saja, dapat dinyatakan dalam istilah mol. Spesies kimia A dapat masuk atau keluar dari sistem melalui difusi (yaitu, melalui gerakan molekuler) dan juga melalui gerakan keseluruhan fluida (yaitu, melalui konveksi), keduanya termasuk dalam NA. Selain itu, spesies A dapat diproduksi atau dikonsumsi oleh reaksi kimia homogen.

Setelah neraca dibuat pada shell dengan ketebalan terbatas menggunakan Persamaan 18.1-1, kita kemudian membiarkan ketebalan tersebut menjadi sangat kecil. Akibat dari proses ini, sebuah persamaan diferensial untuk fluks massa (atau mol) dihasilkan. Jika, ke dalam persamaan ini, kita substitusikan ekspresi untuk fluks massa (atau mol) dalam istilah gradien konsentrasi, kita mendapatkan persamaan diferensial untuk konsentrasi.

Setelah persamaan diferensial ini diintegrasikan, konstanta integrasi muncul, dan ini harus ditentukan dengan menggunakan kondisi batas. Kondisi batas sangat mirip dengan yang digunakan dalam konduksi panas:

a. Konsentrasi pada permukaan dapat ditentukan; misalnya, xA = x0.

b. Fluks massa pada permukaan dapat ditentukan; misalnya, NAz = N0. Jika rasio NB/NAz diketahui, ini setara dengan memberikan gradien konsentrasi.

c. Jika difusi terjadi di dalam zat padat, mungkin terjadi bahwa di permukaan padat, zat A hilang ke aliran di sekitarnya sesuai dengan hubungan

di mana NA0 adalah fluks molar di permukaan, CA0 adalah konsentrasi permukaan, CAb adalah konsentrasi dalam aliran fluida bulk, dan konstanta proporsionalitas kc adalah “koefisien transfer massa.” Metode untuk mengorelasi koefisien transfer massa dibahas dalam Bab 22. Persamaan 18.1-2 sebanding dengan “hukum pendinginan Newton” yang diberikan dalam Persamaan 10.1-2.

d. Laju reaksi kimia di permukaan dapat ditentukan. Misalnya, jika zat A menghilang di permukaan melalui reaksi kimia orde pertama, maka NA0 = Artinya, laju penghilangan di permukaan sebanding dengan konsentrasi permukaan, dengan konstanta proporsionalitas kc yang merupakan koefisien laju reaksi kimia orde pertama.