第9、10章 质量传输基本概念
题1、由O 2(组分A)和CO 2（组分B ）构成的二元系统中发生一维稳态扩散。
已知
,/0003.0,/0017.0,/0622.0,/0207.033s m u s m u m kmol c m kmol c B A B A ====试计
算：（1）。
n n n N N N u u B A B A m ,,)3(;,,)2(;,
解：（1）
3
3
3B 3A /0829.00622.00207.0/399.3737.2662.0/737.2440622.0/6624.0320207.0m kmol c c c m
kg m kg M c m kg M c B A B A B B A A =+=+==+=+==⨯====⨯==ρρρρρ
则
s m u u u B B A A /10727.5)0003.0737.20017.0662.0(399
.31
)(1
4-⨯=⨯+⨯=
+=
ρρρ
s m u c u c c u B B A A m /10496.6)0003.00622.00017.00207.0(0829
.01)(14-⨯=⨯+⨯=+=
（2）)/(10519.30017.00207.025s m kmol u c N A A A ⋅⨯=⨯==-
)/(10866.10003.00622.025s m kmol u c N B B B ⋅⨯=⨯==-
则 )/(10385.510866.110
519.32555
s m kmol N N N B A ⋅⨯=⨯+⨯=+=---
（3） )/(10125.10017.0662.02
3
s m kg u n A A A ⋅⨯=⨯==-ρ )/(10211.80003.0737.22
4
s m kg u n B B B ⋅⨯=⨯==-ρ 则 )/(10946.12
3
s m kg n n n B A ⋅⨯=+=-
题2、在101.3Kpa,52K 条件下，某混合气体各组分的摩尔分数分别为：CO 2为0.080；
O 2为0.035； H 2O 为0.160；N 2为0.725。
各组分在z 方向的绝对速度分别为：2.44m/s;3.66m/s;5.49m/s;3.96m/s 。
试计算：
（1）混合气体的质量平均速度u;(2)混合气体的摩尔平均速度u m ;(3)组分CO 2的质量通量;2CO j （4）组分CO 2的摩尔通量。
2CO J
解：已知
28
/96.3725
.018/49.516.032/66.3035.044/44.208.0222222222222============CO CO N CO CO HO CO CO O CO CO CO M s
m v x M s m v x M s m v x M s m v x
1265.082
.2752
.33.2088.212.152.352.328
725.01816.032035.04408.044
08.02
22222222
22==+++=⨯+⨯+⨯+⨯⨯=
+++=
N N HO HO O O CO CO CO CO CO M x M x M x M x M x w
0403.082
.2712
.12
22222222
22==
+++=
N N HO HO O O CO CO O O O M x M x M x M x M x w 1035.082
.2788
.22
22222222
22==
+++=N N HO HO O O CO CO HO HO HO M x M x M x M x M x w 7292.082
.273
.202
22222222
22==
+++=
N N HO HO O O CO CO N N N M x M x M x M x M x w （1）
914
.396.37297.049.51035.066
.30403.044.21265.022222222=⨯+⨯+⨯+⨯=+++=N N HO HO O O CO CO v w v w v w v w v
（2）0727
.496.3725.049.5160.066
.3035.044.208.022222222=⨯+⨯+⨯+⨯=+++=N N HO HO O O CO CO m v x v x v x v x v
（3）3/745.1852
314.808
.010130022m mol RT
p c CO CO =⨯⨯=
=
3/78.82444745.182
2
2
m g M c CO CO CO =⨯==ρ
s
m g
v v j CO CO CO ⋅-=-⨯=-=
273.1215)914.344.2(78.824)(2
2
2ρ （4）s
m mol v v c J m CO CO CO ⋅-=-⨯=-=260.30)0727
.444.2(745.18)(222
题3、求1.013×105
Pa 气压下，298K 的空气与饱和水和水蒸气的混合物中的水蒸气浓
度。
已知该温度下饱和水蒸气压强p A =0.03168×105
Pa,水的相对分子质量M A =18，空气相对分子质量M B =28.9.
解：空气的分压
Pa p p p A B 555109816.01003168.01001325.1⨯=⨯-⨯=-=
水蒸气浓度
（1） 摩尔分数
0313.01001325.11003168.05
5
=⨯⨯==p p x A A
（2） 质量分数
0197
.09.28)0313.01(180313.018
0313.0)1(⨯-+⨯⨯=
-+=+=
B A A A A A B B A A A A A w x w x w x w x w x w x w
（3） 物质的量浓度
35
/28.1298
314.81003168.0m mol RT p c A A =⨯⨯==
（4） 质量浓度
3/231828.1m g M c A A A =⨯==ρ
题4、半导体扩散工艺中，包围硅片的气体中含有大量的杂质原子，杂质不断地通 过硅片表面向内部扩散，在以下两种情况下试确定该硅片的边界条件。
（1）半导体的扩散工艺是恒定表面浓度扩散，即硅片表面的杂质浓度保持一定； （2）半导体的扩散工艺是限定源扩散，没有外来的杂质通过硅片表面进入硅片。
解： （1）由于半导体的扩散工艺是恒定表面浓度扩散，硅片的边界就是它的表 面z=0和z=l ,可以看成一维问题，边界上杂质的浓度保持为常数c 0,此时边界条件可写为
00),(,),0(c l z c c z c ====ττ
（2）由于半导体的扩散工艺是限定源扩散，没有外来的杂质通过硅片，仅有硅片表面已有的杂质向硅片深部扩散，限定源意味着通过硅片表面的扩散流强度为零，此时边界条件可写为
0),(,0),0(==∂∂==∂∂ττl z z
c
z z c。