Thermodiffusion, Stofftransportvorgang in Gasen und Flüssigkeiten (hier auch als Ludwig-Soret-Effekt bezeichnet), verursacht durch einen Temperaturunterschied, der zu einer teilweisen Entmischung führt. Besteht in einer Gasmischung ein Temperaturunterschied, so reichert sich durch die T. die leichtere Komponente an der wärmeren, die schwerere an der kälteren Stelle an. Dieser Effekt wird in Verbindung mit einer Konvektionsströmung im Trennrohrverfahren zur Isotopenanreicherung ausgenutzt. Ein senkrecht stehendes Trennrohr von wenigen Zentimetern Durchmesser und bis zu 20 m Länge enthält axial einen elektrisch beheizten Draht und als Füllung ein gasförmiges Isotopengemisch. Die leichteren Isotope reichern sich am heißen Draht an und werden durch thermische Konvektion nach oben, die schweren an der kalten Wand nach unten transportiert, so daß das Gas oben reicher am leichten, unten reicher am schweren Isotop ist.

Die T. in der Gasphase wird angewendet unter anderem zur Trennung isomerer Kohlenwasserstoffe, zur Anreicherung der Edelgasisotope und der schweren Isotope der Elemente Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff, zur Herstellung reinster Gase sowie in der flüssigen Phase zur Trennung geometrischer Isomerer, von Paraffinen, Cycloparaffinen, Aromaten, von Thiokohlenwasserstoffgemischen sowie zur Bestimmung der Molmassenverteilung in Hochpolymeren.

Die Umkehrung der T. ist der Diffusionsthermoeffekt. Ein Diffusionsstrom aufgrund eines Konzentrationsgefälles (Diffusion) führt gleichzeitig zu einem Wärmestrom und damit zur Ausbildung einer Temperaturdifferenz.