107年:藥學三(第2次)

預製備懸浮液(顆粒直徑為 18 µm,密度為2.25 mg/mL ),當懸浮於 glycerin (密度 1.25 mg/mL ,黏度 490cp )時,沉降速率為何?

A2.0×10⁻⁶ cm/s
B1.44×10⁻⁴ cm/s
C3.6×10⁻⁵ cm/s
D2.0×10⁻⁷ cm/s

詳細解析

本題觀念:

本題考核 Stokes' law(斯托克斯定律)計算懸浮粒子沉降速率(sedimentation rate)。此題在台灣藥師國考中被判定為「送分」,代表各選項計算結果存在爭議或題目設計有疑慮,每位考生皆得分。本解析仍完整示範計算過程,供考生理解。

Stokes' law 公式:

v=2r2(ρpρf)g9ηv = \frac{2r^2(\rho_p - \rho_f)g}{9\eta}

其中:

  • vv = 沉降速率(cm/s)
  • rr = 粒子半徑(cm)
  • ρp\rho_p = 粒子密度(g/cm³)
  • ρf\rho_f = 液體密度(g/cm³)
  • gg = 重力加速度 = 980 cm/s2980 \text{ cm/s}^2
  • η\eta = 黏度(poise = dyne·s/cm²;1 cp = 0.01 poise)

選項分析

已知條件:

  • 顆粒直徑 = 18 µm → 半徑 r=9μm=9×104 cmr = 9 \, \mu\text{m} = 9 \times 10^{-4} \text{ cm}
  • 粒子密度 ρp=2.25 g/cm3\rho_p = 2.25 \text{ g/cm}^3
  • 液體密度 ρf=1.25 g/cm3\rho_f = 1.25 \text{ g/cm}^3
  • 黏度 η=490 cp=4.90 poise\eta = 490 \text{ cp} = 4.90 \text{ poise}

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