關於氣體擴散（diffusion）的描述，下列何者正確？

本題觀念：

本題探討肺泡－毛細血管呼吸膜上氣體擴散（diffusion）的基本原理，重點在於隨機分子運動（分子熱運動）如何驅動氣體由高分壓區向低分壓區移動，以及影響擴散速率的主要因素（Fick’s law）：膜面積、壓差、氣體擴散係數與膜厚度。

選項分析

• 選項A 「氣體壓力與氣體濃度無關」
  根據氣體分壓（partial pressure）的定義，某一種氣體在混合氣體中的分壓等於該氣體分子對單位面積所施加的力，與該氣體的濃度成正比。當濃度增加時，撞擊頻率和能量均上升，分壓隨之增加。因此「氣體壓力與氣體濃度無關」錯誤(doctorlib.org)。

• 選項B 「氣體分子藉隨機運動穿過呼吸膜進行擴散」
  擴散乃分子熱運動（Brownian motion）的結果，氣體分子因熱能而做無規則直線運動，碰撞後改變方向，淨流量則因濃度（或分壓）梯度而呈單向。肺泡－血管膜的氣體交換正是透過此隨機分子運動完成，符合擴散定義，敘述正確(doctorlib.org)。

• 選項C 「氧氣擴散速率比二氧化碳快」
  雖然氧氣分子量較低，依Graham’s law分子量輕者擴散較快，但CO₂在水相和組織中的溶解度遠高於O₂，使其擴散係數約為O₂的20倍，整體擴散速率實際上CO₂遠快於O₂。故此選項錯誤(wtcs.pressbooks.pub)。

• 選項D 「呼吸膜厚度的增加不影響氣體擴散速率」
  根據Fick’s law，擴散速率與膜厚度成反比，膜厚度愈大，擴散距離加長，速率下降。臨床上肺纖維化、肺水腫等厚度增加時可見擴散受限。敘述錯誤(ncbi.nlm.nih.gov)。

答案解析

正確答案為選項B。氣體擴散是被動物理過程，不需能量，完全仰賴分子間的無規則熱運動。氣體分子在肺泡與血液之間的淨移動方向，取決於兩側的分壓梯度，符合Fick’s first law與Brownian motion概念。其他選項或違反氣體壓力與濃度關係、或忽略Fick’s law中膜厚度及擴散係數的影響、或對O₂/CO₂擴散速率認知錯誤。

核心知識點

• 氣體擴散基本原理：Fick’s law V_gas = (A × D × ΔP) / T
  • A = 呼吸膜面積
  • D = 擴散係數（受溶解度與分子量影響）
  • ΔP = 兩側分壓差
  • T = 膜厚度
• 分子運動：Brownian motion（隨機運動）驅動擴散，淨移動由分壓梯度決定
• Henry’s law：氣體溶解度與分壓成正比
• Graham’s law：擴散速率與分子量平方根成反比
• O₂ vs. CO₂ 擴散速率：CO₂ ≈ O₂ 擴散速率的20倍，因溶解度高
• 臨床例：肺纖維化、肺水腫降低擴散速率，DLCO下降

臨床重要性

氣體擴散障礙可見於間質性肺疾病、肺水腫或肺血管病變，臨床常以DLCO檢測評估。掌握Fick’s law與分子動力學，有助於理解肺功能異常的病理機轉與治療評估。