關於氣體擴散（diffusion）的描述，下列何者正確？
詳細解析
本題觀念：
本題考查**氣體擴散（gas diffusion）**的基本原理，包括費克擴散定律（Fick's law of diffusion）、氣體分子的運動方式、氧氣（O₂）與二氧化碳（CO₂）的擴散速率比較，以及呼吸膜（respiratory membrane）厚度對擴散的影響。
名詞中文對照
| 英文/學名 | 中文 | 備註 |
|---|---|---|
| Diffusion | 擴散（擴散作用） | 分子由高濃度/高分壓區移向低濃度/低分壓區的物理過程 |
| Fick's law of diffusion | 費克擴散定律 | 擴散速率與分壓差、面積成正比；與膜厚度成反比 |
| Respiratory membrane | 呼吸膜（肺泡-微血管膜） | 氣體必須通過的薄膜結構，厚度約 0.3–0.6 μm |
| Partial pressure | 分壓 | 混合氣體中某一氣體的壓力貢獻，與濃度直接相關 |
| Solubility coefficient | 溶解度係數 | 決定氣體在液相中擴散速率的重要因素 |
| Diffusion coefficient | 擴散係數 | 分子大小、溶解度的函數；CO₂ 約為 O₂ 的 20 倍 |
| Alveolus | 肺泡 | 肺臟氣體交換的功能單位 |
選項分析
(A) 氣體壓力與氣體濃度無關 氣體的**分壓（partial pressure）與其濃度（concentration）**密切相關——根據理想氣體定律，氣體分壓與該氣體的莫耳濃度成正比（）。分壓正是氣體濃度在氣相中的表現形式。因此（A）的描述是錯誤的，兩者確實有關。
(B) 氣體分子藉隨機運動穿過呼吸膜進行擴散 擴散的本質就是分子的熱隨機運動（random thermal motion）：分子在各個方向上持續隨機碰撞、移動，當某方向的分壓差存在時，宏觀上就呈現出由高分壓區流向低分壓區的淨移動。氣體穿過呼吸膜的過程確實依賴這種隨機運動所驅動的淨擴散，故（B）正確。
(C) 氧氣擴散速率比二氧化碳快 這是一個常見的誤解。雖然 O₂ 的分子量（32）小於 CO₂（44），但擴散速率不只取決於分子大小，還取決於溶解度。CO₂ 在水（及組織液）中的溶解度係數約為 0.57，而 O₂ 僅為 0.024——CO₂ 的溶解度約是 O₂ 的 24 倍。根據費克定律中的克羅格擴散係數（Krogh diffusion coefficient，），CO₂ 的整體擴散速率約為 O₂ 的 20 倍。因此（C）錯誤，CO₂ 擴散速率遠快於 O₂。
(D) 呼吸膜厚度的增加不影響氣體擴散速率 根據費克擴散定律：
其中 T 為膜厚度。膜厚度增加，擴散速率成反比下降。臨床上，肺水腫（pulmonary edema）、肺纖維化（pulmonary fibrosis）都會增加呼吸膜厚度，導致氣體（尤其是 O₂）擴散能力下降，引起低氧血症。因此（D）的描述是錯誤的。
答案解析
正確答案為 (B) 氣體分子藉隨機運動穿過呼吸膜進行擴散。
費克擴散定律核心公式整理：
各選項對應的關鍵觀念：
| 選項 | 考查概念 | 是否正確 |
|---|---|---|
| A | 分壓與濃度的關係 | 錯誤（兩者正相關） |
| B | 擴散的物理本質（隨機熱運動） | 正確 |
| C | O₂ vs CO₂ 擴散速率 | 錯誤（CO₂ 快約 20 倍） |
| D | 膜厚度對擴散的影響 | 錯誤（厚度增加，擴散下降） |
核心知識點
- 費克擴散定律：擴散速率與分壓差、面積成正比；與膜厚度成反比。
- 氣體分壓 = 氣體濃度的表現形式，兩者高度正相關，非無關。
- CO₂ 擴散速率 ≈ O₂ 的 20 倍：主要原因是 CO₂ 溶解度（係數 0.57）遠高於 O₂（係數 0.024），補償了分子量較大的劣勢。
- 呼吸膜厚度增加 → 擴散速率下降：影響 O₂ 更甚於 CO₂（因 O₂ 溶解度更低）。
- 呼吸膜正常厚度約 0.3–0.6 μm，肺水腫或肺纖維化時增厚，可引發低氧血症。
臨床重要性
護理師在評估呼吸功能異常的病人時：
- 肺水腫（pulmonary edema）：肺泡腔充滿液體，呼吸膜有效增厚，O₂ 擴散顯著受阻，SpO₂ 下降，需優先氧療並配合利尿處置。
- 肺纖維化（pulmonary fibrosis）：間質纖維化使膜厚度增加，導致慢性低氧血症，病人可能需要長期氧療。
- 臨床觀察重點：CO₂ 因擴散速率快，即使膜增厚通常仍能正常排出；因此肺擴散障礙（diffusion impairment）常見「低氧但不高 CO₂」的現象——護理師看到動脈血氣 PaO₂ 低而 PaCO₂ 正常，需想到此機制。