109年:藥學三(第1次)

膠體粒子布朗運動的位移與下列何項因素無關?

A濃度
B絕對溫度
C粒徑
D液體黏稠度

詳細解析

本題觀念:

本題主要考查膠體粒子布朗運動 (Brownian motion) 的物理特性及其影響因素,核心觀念在於描述粒子擴散行為的 Stokes-Einstein equation (史托克-愛因斯坦方程式)

布朗運動是指懸浮在流體(液體或氣體)中的微小粒子,因受到流體分子不規則的連續碰撞,而產生的隨機運動。其位移大小與擴散係數 (Diffusion coefficient, DD) 直接相關。

選項分析

根據 Stokes-Einstein equation,擴散係數 DD 的公式為: D=kBT6πηrD = \frac{k_B T}{6 \pi \eta r}

其中:

  • kBk_B:波茲曼常數 (Boltzmann constant)
  • TT:絕對溫度 (Absolute temperature)
  • η\eta:介質的黏度 (Viscosity)
  • rr:粒子半徑 (Particle radius/size)

布朗運動的均方根位移 (Mean squared displacement, x2\langle x^2 \rangle) 與 DD 成正比 ( x2=2Dt\langle x^2 \rangle = 2Dt )。

  • (A) 濃度 (Concentration)正確答案

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