互動實驗室

先有感覺,再看公式

這三個工具不需要寫程式,也不需要等 R 環境載入 —— 拉滑桿,畫面立刻跟著變。 建議搭配講義單元 05、06、08 一起用:先在這裡玩到有直覺,再回去看數學

實驗室 1 · 對應講義單元 05

電荷平衡即時模擬器

拉動任何一個離子的濃度,看陰陽離子的當量長條怎麼變、Δe 怎麼變、 判定路徑什麼時候會翻轉,以及 Pathway 2 的逐級扣除一步一步在做什麼。

建議的玩法(依序試試看)
  1. 載入 MH-01,注意鈣被扣到 0、鎂被扣掉一部分。
  2. 硝酸根從 30 往上拉。看 Δe 怎麼縮小, 以及在哪個值路徑會從 Pathway 2 翻成 Pathway 1。
  3. 翻轉之後,回頭看鈣 —— 它還是 0 嗎?為什麼會變?
  4. 載入 MH-08,看飽和度警告。然後把萃取水量往上拉,看警告什麼時候消失。
  5. 從 5 拉到 50,觀察它的 ppm 只增加 45,但 mEq/kg 增加了多少 —— 為什麼鎂的影響力這麼大?(提示:回單元 04 看當量重)
LAB 01

七離子電荷平衡

計算引擎與 R 版 SaltsR 逐項比對,誤差 0

實驗室 2 · 對應講義單元 08

Runsalt RH–莫耳曲線判讀器

這是 MH-01 在 20 °C 的真實 ECOS 模擬輸出,七個鹽相。 拖動濕度游標,看在那個濕度下哪些鹽是固體、哪些已經溶掉。

建議的玩法
  1. 把游標放在 40 %RH —— 幾乎所有鹽都是固體。這是「乾燥保存」的狀態。
  2. 慢慢拉到 75 %RH —— 看鹽一個一個消失。每消失一個, 就代表在真實環境中跨過了一次結晶/溶解界線。
  3. 停在 65 %RH(台灣室內很常見的濕度),看還剩幾個固體、 哪一個離臨界點最近。
  4. 表格中被標黃的結晶 RH 落在 55–80 % 之間 —— 這些就是在台灣氣候下會反覆被跨越、因此最危險的鹽。
LAB 02

ECOS / Runsalt 輸出判讀

資料:SaltsRExample20C.txt(官方範例)
怎麼把它變成一句建議

找出所有結晶 RH 的最大值(這個樣品是 69.78 %,岩鹽)。 如果能把環境濕度穩定維持在明顯高於它(例如 80 % 以上), 所有鹽都會保持溶解狀態,不結晶 —— 但材料會長期潮濕,可能引發生物危害。
反過來,維持在明顯低於最小值(這裡是 16.66 %)幾乎不可能,也會傷害有機材料。
所以實務上的目標通常是:選一個落在鹽相之間的「安靜區間」並且穩住它, 重點是不要反覆進出臨界值。這比追求某個「理想濕度」重要得多。


實驗室 3 · 對應講義單元 06

石膏飽和度與稀釋計算機

實驗設計的問題:你加的水夠不夠把石膏全部溶掉?如果不夠, 離子層析根本測不到那些沒溶進去的鈣和硫酸根。

LAB 03

水樣比與石膏溶解度

20 °C,CaSO₄·2H₂O 溶解度 2.14 g/L
為什麼這件事在實務上很重要

石膏是古蹟牆體最常見的鹽之一(空汙的 SO₂ 沉降到石灰岩上就會生成它)。 它同時也是最容易被低估的鹽 —— 因為它太難溶了。 如果你的標準作業程序永遠是「1 g 樣品配 100 mL 水」, 那麼在石膏含量高的樣品上,你會系統性地低估硫酸根與鈣。
好的實驗設計不是固定一個水樣比,而是根據預期的鹽含量調整, 並且用飽和度檢查來驗證這次的萃取是否有效。

下一步

回講義把數學看懂

玩過之後再讀公式,會清楚很多。單元 05 的兩條路徑、單元 06 的石膏扣除都有完整推導。

檢核

測驗一下

37 題分階測驗,做完就知道自己哪一段還沒懂。

自己跑

在瀏覽器裡執行真的 R

講義裡每個深色框都能按下執行。想改參數、想跑自己的資料都可以。