113年:呼治儀器
下列何者不是維持氣霧粒子懸浮時間的影響因素?
A顆粒大小
B密度
C前進速度
D昇華
詳細解析
本題觀念:
影響噴霧粒子懸浮時間(suspension time)的物理因素,基於 Stokes 沉降定律和慣性原理。粒子能在氣流中懸浮多久,直接決定它能被帶到呼吸道多深的位置。
選項分析
- A ✅ 顆粒大小是影響懸浮時間的首要因素。根據 Stokes 沉降定律:沉降速率 Vs = d² × (ρp − ρg) × g / 18η(d=直徑、ρp=粒子密度、ρg=氣體密度、g=重力加速度、η=氣體黏度)。沉降速率與粒子直徑的平方成正比——粒子變大 2 倍,沉降速率增加 4 倍,懸浮時間大幅縮短。這是為何 MMAD 是噴霧藥物最重要的參數。
- B ✅ 密度(density, ρp)直接出現在 Stokes 方程式中。粒子密度越大,重力沉降力越強,懸浮時間越短。這也是為什麼 MMAD(空氣動力學直徑)同時考慮了幾何直徑和密度:dae = dg × √(ρp/ρ₀),其中 ρ₀ = 1 g/cm³。
- C ✅ 前進速度(forward velocity / momentum)影響粒子的慣性行為。速度越快的粒子,越容易因慣性而無法跟隨氣流轉彎,直接撞擊在氣道壁上脫離懸浮狀態。高速粒子的懸浮距離短但沉積位置靠近上呼吸道(慣性撞擊機制)。
- D ❌ 昇華(sublimation)是固態物質不經液態直接變成氣態的相變過程(例如乾冰
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