01設定實驗
可調整基礎實驗開始後鎖定條件,方便比較單一變因。
初始數量 模型單位
開始前可調整初始量;本次容器容量由初始水量決定。
人為轉移
搬移兩側庫存,保留來源,不計入自然跨膜交換。
02觀察細胞
尚未開始內外即時數量
模型單位增減為本次更新的淨變化;平衡時仍可雙向交換。
顏色記錄原始來源。畫面為代表性粒子,精確量值見數據區。
低溫 → 常溫 → 高溫:只調整區室內粒子的示意運動速度,不改數值擴散/滲透速率、通透性或平衡。無攝氏校準;實際溫度效應亦受黏度與膜性質影響。播放倍速則控制整個實驗播放。
顯示設定
淡化、顯示與密度只影響畫面,來源色與物質量不變。畫面為代表量,不直接數顆數;改變密度會重新取樣。
03數據與趨勢
系統狀態
尚未開始點選圖表查看取樣;聚焦後可用 ← → 選擇時間。
目前庫存 總量守恆
| 物質 | 細胞內 | 細胞外 | 總量 |
|---|---|---|---|
| 水量 | |||
| 鹽量 | |||
| 鹽濃度 | — |
量為模型單位;鹽濃度 = 鹽量 / 當下水相體積。
雙向交換與來源比例
| 物質 | 流入 | 流出 | 淨流入 |
|---|
| 物質與區室 | 原本在內 | 原本在外 |
|---|
最近趨勢數值
| 時間 | 體積 % | 內鹽濃度 | 外鹽濃度 | 水淨流入 |
|---|
探索干預紀錄 0
- 尚無人為干預。
圖上棕色直立虛線為干預。粒子黑色外框表示人為轉移,與自然跨膜分開記錄。
模型說明與教師資訊
這是有限封閉的雙區室理想模型。每個區室假設充分混合;固定不可通透溶質預設不畫成粒子,其初始濃度內外同為 0.1,之後總量固定、濃度隨體積改變。
鹽以單一電中性有效溶質表示,不拆成 Na⁺ 與 Cl⁻。鹽可通時反射係數 σ = 0,鹽不可通時 σ = 1。忽略靜水壓差、膜張力、主動運輸、離子電位、細胞破裂與真實體積調控。
水相體積 = 水量 × 1;細胞體積 = 水相體積 + 固定非水體積 20。外水相體積 = 容器容量 − 細胞體積。半徑比 = 體積比的立方根。膜面積比例隨體積比的 2/3 次方變化。
鹽淨流入 JS = 12 A (CS,o − CS,i);水淨流入 JW = 30 A [σ(CS,i − CS,o) + CB,i − CB,o]。水的雙向量採共同交換底量 5 A,再加各方向的淨流分量;鹽雙向量由各側濃度決定。這些速率為可觀察的教學尺度設定,未校準到真實細胞秒數與分子數。
安全範圍為初始細胞體積的 40–180%,且兩側至少保留總水量的 2%(最低 1 單位),取兩條限制中較嚴格者。觸及邊界時停止演算並顯示限制;邊界不等於平衡。初始量範圍含數值壓力測試情境,極高濃度不應解讀為真實稀溶液預測。
「接近平衡」須連續 3 個模擬時間窗同時符合通量、驅動力與巨觀穩定門檻;水和鹽分別判斷。接近平衡仍有非零的雙向交換;不可通不等於平衡。
科學模型依據既有設計規格的 Kedem–Katchalsky 稀溶液近似;此版是教學原型。來源與數值方法、校準值及測試證據見專案 docs/ 與 README。