第五章 氣體、液體與固
體 (5.4~5.6)
第五章 氣體、液體與固體
5.4 分壓
 混合氣體中的每個氣體單獨存在時所呈現的壓力
稱為分壓 (partial pressure)。
 道耳吞分壓定律 (Dalton’s law of partial pressure) 定
義：定溫下，混合氣體的總壓為其各組成氣體的
分壓之和。例如，1.0 atm的總壓是氦 (0.50 atm) 和
氖 (0.50 atm) 的分壓總和。
 道耳吞分壓定律以數學方程式表示：
Pt ＝ PA + PB + PC
PA、 PB、 PC代表三種氣體的分壓，Pt代表此三種
氣體之混合物的總壓
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第五章 氣體、液體與固體
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第五章 氣體、液體與固體
 因為空氣是均勻的混合物，無論空氣的總壓為多
少，這些百分比例仍然保持不變。
 在高海拔地區因為氧氣分壓低，許多登山者會使
用其他的氧氣裝備以補充氧氣的不足。
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第五章 氣體、液體與固體
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第五章 氣體、液體與固體
5.5 液體
 稠密或黏度 (viscosity) (阻礙流動) 是液體的重要性質之一，
黏度高的液體流動的速率慢 (圖5.23)。
 黏度與液體分子間非共價作用力的強度有關：吸引力愈強，
液體愈稠密。
 例如，2-丙醇分子間利用一個─OH基形成氫鍵，而每個甘
油分子則有3個─OH基可以形成更多氫鍵，所以甘油的黏
度比2-丙醇還要高一些。
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第五章 氣體、液體與固體
 溫度會影響黏度，當溫度上升，液體中分子的動能會增加，
可幫助分子彼此相互遠離──溫度愈高，黏度愈低。
 密度(density)和比重(specific gravity)是液體的重要性質。在
20℃，乙醇的密度為0.791 g/mL (0.791 g1 mL)。
 密度與溫度有關，故每次引用密度值時，均應標示溫度
(見表5.5)。水銀 (Hg) 溫度計就是利用水銀密度受溫度影響
的特性而設計成的溫度測量工具。
 比重 (specific gravity) 相當於物質的密度與水的密度之比值。
 當25℃時，2-丙醇的密度為0.798 g/mL，而水的密度為1.00
g/mL，故2-丙醇的比重是0.798。
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第五章 氣體、液體與固體
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第五章 氣體、液體與固體
 比重的測定，可使用液體比重計，可用來測定蓄
電池中的酸濃度、車子冷卻器中的抗凍劑含量與
啤酒及酒中的酒精含量。
 尿液的比重則可用來做為腎臟問題的診斷依據。
 尿液比重偏高是由於太多的廢物溶解在尿液中，
亦表示脫水或過度分泌抗利尿激素 (ADH，用來調
節血清中的水量)。尿液比重偏低，則是ADH生產
不足或者是腎臟病的徵狀。
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第五章 氣體、液體與固體
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第五章 氣體、液體與固體
蒸氣壓
 若H2O 放在一密閉容器內，水會一直蒸發直到H2O
的分壓達到最大值，稱為蒸氣壓 (vapor pressure)，
例如，在20℃時，於密閉容器內的空氣與水達到
飽和時水的分壓為17.54 torr，此即為在此溫度時
水的蒸氣壓。
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第五章 氣體、液體與固體

如表5.6所示，水的蒸氣壓會隨溫度而改變：溫度
愈高，其蒸氣壓愈大。
 液體的沸點 (boiling point) 即指液體的蒸氣壓等於
大氣壓力時的溫度。
 大氣壓力不同時，水的沸點亦隨之改變。
1. 在科羅拉多州的丹佛市 (海拔1.6 km) 大氣壓力
為560 torr時，水在92℃會沸騰。
2. 在埃弗勒斯峰 (Mt. Everest，海拔9.3 km)，其
氣壓為200 torr，水在67℃即沸騰。
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第五章 氣體、液體與固體
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第五章 氣體、液體與固體
 當壓力為標準大氣壓力的兩倍
(1520 torr) 時，水在120℃才會
沸騰。做為滅菌用的高壓蒸氣
消毒鍋，達到較高的壓力時，
可以讓水在高到足以殺死大部
分具傳染性的因子之溫度時才
開始沸騰 (圖5.26)。
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第五章 氣體、液體與固體
健康聯結：呼吸
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第五章 氣體、液體與固體
吸氣
 當你吸氣時，你的肋間肌會撐起你的肋骨架，並
收縮橫隔膜，這將使你的胸腔 (支持肺和心臟) 體
積會增加，肺部可膨脹增加約0.5升的體積。
 在固定溫度下增加肺部的體積，導致肺部所下降
的壓力 (波以耳定律)，約比大氣壓力少1 torr。由
於肺內空氣的壓力比你周圍環境的大氣壓力還低，
空氣就可以進到你的肺泡內直到壓力與外界大氣
壓相同時。
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將氧氣 (O2) 從肺臟輸送到
組織
第五章 氣體、液體與固體
 在肺臟內肺泡的氧分壓 (PO2) 約104 torr，進入肺泡
內之微血管中的血液所含的PO2約為40 torr。
 因為肺泡內的空氣之PO2與微血管中的PO2不相等，
致使O2 由肺泡移到血液中，所以由肺泡流到心臟
並輸送至全身的血液中的PO2約為104 torr，大部分
的O2都是由血紅素所攜帶。
 在遠端的組織內，其PO2少於40 torr，因此O2 可由
血液 (壓力較高)移到組織 (壓力較低)，所以離開組
織的血液其所含的PO2只剩下40 torr，回流到肺臟
時就可以載運較多的O2。
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將二氧化碳 (CO2) 從組織輸
送到肺臟
第五章 氣體、液體與固體
 血液在組織中所含的CO2分壓 (PCO2) 大於45 torr，
而動脈血液流進組織的PCO2 僅有40 torr，故會發生
CO2的淨移動會從組織 (較高壓力) 移向血液 (較低
壓力)，故由組織輸送到肺臟的血液，其PCO2 ＝ 45
torr。
 大部分的CO2 是以HCO3- 的形式被帶離組織，當
這些血液進到肺泡的微血管時，由於肺泡內的PCO2
＝ 40 torr，所以此時CO2會從血液移向肺泡，而離
開肺泡的血液，其PCO2 則為40 torr。
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第五章 氣體、液體與固體
呼氣
 當你呼氣時，肋骨間的肌肉和橫隔膜會鬆弛，這
會減少胸腔的體積與降低肺部的體積。(在固定溫
度下，體積的減小，導致壓力的增加)。
 呼氣時，肺臟內的壓力會上升至比大氣壓還要高1
torr的壓力，因為肺內的壓力比你所處環境的大氣
壓力高，所以肺內的空氣會向外排出，因此由組
織送達肺部的CO2就可排出體外。
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健康聯結：高壓氧醫學
第五章 氣體、液體與固體
 在高壓 (hyperbaric) 的狀況下吸入O2(g) 可使血液中
的含氧量比正常狀況下來得高一些。
 高壓氧是用來處理一氧化碳中毒的有效方法，因
為升高O2 的濃度有助於O2 取代血紅素上的CO，
以提高血紅素的攜氧量。
 高壓氧可用在氣性壞疽和破傷風的處理，因為細
菌無法在高含氧量的環境下存活。
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健康聯結：高壓氧醫學
第五章 氣體、液體與固體
 高壓氧治療常用於加速植皮或傷口的癒合。一些
潛水人員亦會利用它來處理一些因減壓所造成的
不適 (潛水夫症)。
 高壓氧治療具有許多優點，但也具有潛在的危險，
大量的O2 溶於血液中會造成危害反應之產物的形
成，導致重要的生物化合物的損壞，因而引起神
經系統受損以及其他嚴重的健康問題。
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健康聯結：高壓氧醫學
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第五章 氣體、液體與固體
第五章 氣體、液體與固體
5.6 固體
 固體可由粒子是否整齊排列為依據而分成兩大類
型：結晶形固體 (crystalline solids) 與非結晶形固
體 (amorphous solids)。
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第五章 氣體、液體與固體

結晶形固體又可分為四種類型：離子性 (ionic)、共價性
(covalent)、分子性 (molecular) 與金屬性 (metallic)。
1. 離子性固體是由帶著相反電荷的離子藉由離子鍵相互
結合而形成的。大部分的離子性固體都具有高硬度和
高熔點的性質。
2. 共價性固體包括鑽石和石墨，原子是完全由共價鍵結
合在一起並向外延伸而成的固體 (圖5.29b)，在高溫下
才會熔化或昇華。
3. 分子固體是整齊排列的分子利用非共價作用力 (如氫
鍵、倫敦力……等) 互相吸引在一起而構成的(圖
5.29c)。這一類作用力比離子鍵和共價鍵還弱，故熔
點比較低。
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第五章 氣體、液體與固體
4. 金屬固體 (金屬) 的構造是整排金屬陽離子浸
入電子雲中並展延至整個晶體結構 (圖5.29d)。
金屬固體所展現的硬度和熔點，則因不同金屬
的種類而有所差異。
 非結晶形固體其粒子並沒有規律的排列。橡膠即
為非結晶形固體的例子──其結構是分子以任意
形式的排列而構成的 (圖5.29e)。
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第五章 氣體、液體與固體
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第五章 氣體、液體與固體
 一個紅血球細胞中大約含有3億個血紅素分子，每
個分子負責從肺部運送多達四個O2分子到各組織
去。
 帶有O2 的血紅素稱為含氧血紅素 (oxyhemoglobin)，
而沒有O2 的稱為去氧血紅素 (deoxyhemoglobin)。
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第五章 氣體、液體與固體
 登山者血液中之含氧血紅素含量的測量方法是將
脈動式血氧濃度計的感應探針夾在手指上，由探
針發射出兩種不同能量的電磁輻射──紅外線被含
氧血紅素吸收，而紅光則可被去氧血紅素吸收，
分析每一類型的光被吸收的量，即可由血氧濃度
計計算並顯示出含氧血紅素的百分比。
 血氧飽和度的百分比與血液中的氧氣分壓有關。
大致上，97% 的血氧飽和度相當於正常動脈中的
氧分壓 (PO2) 約為104 torr。若在90% 的血氧飽和
度 (PO2＝60 torr) 或更低時，對人體是有危險的。
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第五章 氣體、液體與固體
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