114年:心肺基礎
攝氏37度1大氣壓下，氧與二氧化碳的溶解係數分別為0.0244、0.592 mL/mm Hg/mL H₂O；在1/2大氣壓下，二氧化碳的溶解係數約為氧的多少倍？
A12.5
B25
C6.25
D50
詳細解析
本題觀念：
亨利定律（Henry's Law）中溶解係數（solubility coefficient, α）的物理性質。溶解係數是只隨溫度改變的物理常數，與壓力無關。本題考的是理解這個觀念後，正確計算 CO₂ 與 O₂ 溶解係數的比值。
選項分析
- (A) 12.5 ❌ 計算錯誤——可能誤將壓力減半也套用到比值上（25 ÷ 2 = 12.5），但溶解係數不隨壓力改變。
- (B) 25 ✅ α(CO₂) / α(O₂) = 0.592 / 0.0244 ≈ 24.3 ≈ 25 倍。由於溶解係數只取決於溫度與氣體-溶劑的性質，與壓力無關，因此在 1/2 大氣壓下比值不變，仍約為 25 倍。
- (C) 6.25 ❌ 可能是 25 ÷ 4 的錯誤推算。
- (D) 50 ❌ 可能誤以為壓力減半會讓比值加倍（25 × 2 = 50），但溶解係數與壓力無關。
答案解析
亨利定律回顧：
溶解氣體量 = α × P
- α = 溶解係數（Bunsen solubility coefficient），單位為 mL gas / mmHg / mL H₂O
- P = 該氣體的分壓
重點：α 是物理常數，只和溫度、氣體種類、溶劑種類有關，不因環境總壓改變而改變。
改變壓力會影響的是「溶解氣體的量」（因為 P 變了），但不會影響 α 本身。
計算：
- α(CO₂) = 0.592 mL/mmHg/mL H₂O
- α(O₂) = 0.0244 mL/mmHg/mL H₂O
- 比值 = 0.592 ÷ 0.0244 = 24.26 ≈ 25 倍
不論在 1 大氣壓或 1/2 大氣壓，此比值都是 25 倍。
臨床意義： CO₂ 的溶解度遠高於 O₂（約 25 倍），這解釋了為什麼 CO₂ 雖然擴散壓力梯度只有 O₂ 的約 1/10（肺泡-微血管 PCO₂ 梯度約 6 mmHg vs. PO₂ 梯度約 60 mmHg），但其擴散效率仍然足夠——因為高溶解度大幅彌補了小壓力梯度的劣勢。
核心知識點
- 溶解係數（α）只受溫度影響，與壓力無關
- CO₂ 在水中的溶解度約為 O₂ 的 25 倍
- 高溶解度使 CO₂ 能以較小壓力梯度完成足量擴散