開始之前
這門課要解決一個真實問題
你拿到一份古蹟牆面的取樣報告:乾樣重 1.000 公克,用 100 毫升去離子水萃取, 離子層析儀吐出七個數字 —— 氯 50 ppm、硝酸根 30 ppm、硫酸根 20 ppm、 鈉 40 ppm、鉀 10 ppm、鈣 15 ppm、鎂 5 ppm。
然後呢?這七個數字沒辦法直接告訴你「這面牆在什麼濕度下會開始長鹽結晶」。 中間隔著三道關卡:單位換算、電荷平衡校正、 熱力學模型模擬。這門課就是帶你把這三道關卡一一打通。
課程使用的分析套件是 SaltsR (Shah、Godts 與 Orr 開發,GPL-3 授權),演算法出自 Godts 等人 2022 年發表於 Scientific Data 的電荷平衡計算方法。
- 看懂並自己寫出基本的 R 程式(變數、向量、資料框、函式、迴圈)
- 把 ppm 正確換算成重量百分比與 mEq/kg,並解釋為什麼要換
- 判斷一筆數據該走 Pathway 1 還是 Pathway 2,並說明理由
- 解釋為什麼要把石膏扣掉,以及扣掉之後遺失了什麼資訊
- 讀 Runsalt 的 RH–莫耳曲線,指出最危險的鹽與最危險的濕度區間
- 用一行迴圈把整批樣品跑完,並產出可交付的圖表
01 · 主要教材
課程講義:十個單元,由淺入深
每個單元都有可以直接按下「執行」的 R 程式碼,改了數字馬上看到結果。
電荷平衡與兩條校正路徑
式 3–5:Δe 是什麼、2% 準則怎麼來的、Pathway 1 的等比例縮放 vs Pathway 2 的 Ca→Mg→Na→K 逐級扣除,以及被扣掉的那些電荷跑去哪了。本課程的核心單元。
石膏扣除與 ECOS 輸入檔
式 6–11:為什麼熱力學模型不收石膏、min(SO₄, Ca) 的物理意義、莫耳分率怎麼算、飽和度警告什麼時候該相信,以及套件裡一個容易誤讀的欄位。
02 · 動手玩
互動實驗室:先有感覺,再看公式
不用寫任何程式,拉滑桿就能看到整條計算鏈怎麼跟著動。
03 · 檢核與資源
測驗、資料與教師資源
教師版解答與帶課建議
全部測驗與練習的解答、每單元的教學重點與常見迷思、時間分配建議、評分要點與延伸作業。
真正的分析工具
課程結束後,實際研究請使用官方工具:PREDICT 的鹽含量計算器(最新演算法)、Runsalt 模擬軟體、SaltsR 線上版。
這是教學用網站。課程裡的 R 函式是 SaltsR 的簡化重寫版, 雖然已用 268 組資料逐項比對、與原套件結果一致(相對誤差 < 10⁻¹³), 但真實的文化資產診斷請使用官方工具與最新演算法。
SaltsR 作者本人也在套件說明中指出:最新的計算請以 PREDICT 鹽含量計算器為準。 這門課的目的是讓你看懂那個計算器在做什麼,而不是取代它。