当在一个密闭的容器中自由放入气体样品时，气体会迅速扩散到整个容器。如果将气体混合物放在一个多孔壁的容器中，气体会通过多孔壁进行扩散。较轻的气体会比较重的气体更快地通过多孔壁扩散。根据格拉罕姆在1832年的研究，气体的扩散速度与其密度（或分子量）平方根成反比。
现在我们来计算氢气的扩散速度与氧气扩散速度的比值。
根据密度：
氢气的密度是0.08987克/升；氧气的密度是1.429克/升。
氢气的扩散速度 = 根号(1.429克/升) / 1.20 = 4
氧气的扩散速度 = 根号(0.08987克/升) / 0.30 = 1
或者根据分子量：
氢气的扩散速度 = 根号32 / (根号2 * 根号16) = 4
氧气的扩散速度 = 根号2 / 1 = 1
由此可见，氢气的扩散速度比氧气快四倍。扩散速度取决于分子的运动速度，质量较小且速度较高的分子具有更大的扩散速度。需要注意的是，氧气的密度几乎是氢气密度的16倍。
在实际工作中，气体的扩散速度差异被应用于从重同位素分离轻同位素的过程中。例如，美国田纳西州的橡树岭原子能装置利用分级扩散法将UF6从高压区扩散到低压区，以实现气态的238/92UF6和235/92UF6的大规模分离。据说为了完全分离，一定体积的UF6需要扩散约两百万次。
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