111 一般警察特考四等 消防警察人員 火災學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考「靜電如何產生」及「公共危險物品製造、處理設備的靜電防制」。靜電不是電荷持續流動的電流，而是電荷在物體表面或局部累積；若累積電荷突然放電，火花可能點燃可燃性蒸氣、氣體或粉塵。

法規部分以命題當年（民國 111 年）《公共危險物品及可燃性高壓氣體製造儲存處理場所設置標準暨安全管理辦法》為準。

解題方法

先說明電荷分離、累積的原因，再依「避免產生、避免累積、避免放電引燃」的順序，說明設備可採取的消除靜電措施。作答時應特別指出接地的用途：讓設備及導電物體上的電荷有安全路徑導入大地，避免電位升高後發生火花放電。

參考解析

一、靜電產生原因

物體原本通常呈電中性，正、負電荷數量相等。當兩種物質接觸後再分離，或物質彼此摩擦、碰撞、流動時，因材質對電子的吸引能力不同，電子會由一方轉移至另一方，使兩者分別帶有正電或負電。若電荷不易流動或逸散，便會在物體表面累積，形成靜電。

常見情形包括：

1. 接觸、分離或摩擦：例如輸送帶與滾輪摩擦、粉體與管壁接觸後分離。
2. 液體流動或噴出：液體在管線內流動、過濾、噴霧或灌裝時，可能因界面接觸與分離而產生電荷。
3. 粉體輸送與氣流帶動：粉體顆粒彼此碰撞，或與管壁摩擦，容易產生並累積靜電。
4. 感應帶電：帶電物體靠近導體時，導體內電荷重新分布；若導體接地後再移除接地，可能留下淨電荷。

當帶電物體與另一物體間的電位差足以擊穿周圍介質，便會發生放電。若周遭有達到可燃範圍的蒸氣、氣體或粉塵，放電火花就可能成為引火源。

二、有效消除靜電的方法

核心觀念

本題考辨火場中兩種不同的快速燃燒現象：**閃燃（Flashover）**是室內火災發展至全面燃燒的轉變；**複燃（Backdraft）**則是通風不足、燃燒不完全的高溫火場突然獲得空氣後，未燃可燃氣體迅速燃燒所造成的爆燃現象。兩者發生條件、燃燒位置與消防人員面臨的危害均不同。

解題方法

作答時可依「發生階段與環境條件 → 燃燒現象 → 對消防人員的危害」比較，特別要辨明氧氣供應的角色：閃燃是熱累積使室內可燃物幾乎同時起燃；複燃則是缺氧悶燒的火場引入新鮮空氣後，預混可燃氣體快速燃燒。

閃燃（Flashover）

• **燃燒現象與原因：**火災初期的局部燃燒逐步加熱室內空氣與煙層，熱輻射持續回傳至地面及其他可燃物，使其受熱、熱解並產生可燃蒸氣。當熱量累積到一定程度，室內多數可燃物在短時間內幾乎同時起燃，火勢由局部火災急遽轉為全面燃燒。
• **消防人員可能遭遇的情境：**消防人員進入仍在發展中的室內火場，若高溫煙層與熱輻射不斷升高，火場可能突然全面燃燒。人員會暴露於劇烈熱輻射、火焰與高溫煙氣中，逃生及撤退時間大幅縮短。

複燃（Backdraft）

• **燃燒現象與原因：**封閉或通風不足的空間發生火災後，氧氣供應不足，火勢可能轉弱或悶燒，但室內仍蓄積大量高溫、未完全燃燒的可燃氣體。當門窗、屋頂或其他開口突然開啟，空氣大量進入並與可燃氣體混合；

核心觀念

本題考不同熱源供熱方式對可燃性氣體發火溫度的影響。發火溫度會受熱源型態、供熱位置及熱量傳遞情形影響；同一可燃氣體在相同狀態下，全面加熱能使較大範圍的混合氣體均勻升溫，較容易達到發火條件，因此所需的發火溫度最低。

常見的熱源發火溫度高低次序為：

解題方法

題目問「何者可造成最低之發火溫度」，比較各種熱源提供熱量的方式即可。全面加熱使可燃氣體整體升溫，局部溫差較小，也較不易因熱量集中於單一接觸點而產生明顯散熱或溫度梯度。因此，在相同狀態下，全面加熱所需的發火溫度最低。

選項分析

核心觀念

本題考「擴散燃燒」的定義。可燃性氣體由管線洩漏後，先與周圍空氣接觸、混合，再於混合界面附近燃燒，屬於擴散燃燒。其特徵是燃料與氧化劑在燃燒前分開，靠彼此擴散混合後反應。

解題方法

抓住題幹的關鍵描述：「管線洩漏之可燃性氣體，立即與周圍空氣混合而燃燒」。燃氣由管線釋出時，尚未預先與足量空氣均勻混合；它在周圍空氣中擴散，並在燃料與空氣交界處燃燒，因此判定為擴散燃燒。

若燃料與空氣先混合成可燃性混合氣，再遇火源燃燒，則屬於預混燃燒，與本題所述的燃燒方式不同。

選項分析

• (A) 擴散燃燒：正確。 可燃氣體洩漏後與周圍空氣接觸，燃料和空氣在燃燒過程中擴散混合，符合擴散燃燒的特徵。
• **(B) 混合燃燒：錯誤。

核心觀念

本題考查木材的熱傳導率與受熱點燃快慢的關係。兩片木板的厚度、面積、密度、比熱、點燃溫度及吸收的輻射熱條件均相同，因此比較重點在於熱量傳入木板內部的速度。

熱傳導率 $k$ 越小，熱量越不容易由受熱表面傳入木板內部；在題目限定地板與木板接觸面無熱損失的條件下，熱量較集中在受熱表層，使表層較快升至點燃溫度。因此，先點燃的木板熱傳導率較小。

解題方法

以熱傳導的傅立葉定律判斷：

其中 $\dot{Q}$ 為熱傳率、$k$ 為熱傳導率、$A$ 為傳熱面積，$\mathrm{d}T/\mathrm{d}x$ 為溫度梯度。熱傳導率較小時，熱量不易向木板深處傳遞，表層溫度較容易快速上升。

木板的質量與受熱條件相同，升至點燃溫度所需的顯熱可概念化為：

核心觀念

本題考查開口前後串聯時的等效流動面積。流體依序通過兩個開口時，兩開口的流動阻力會累加；等效面積不是直接相加，而是依下式計算：

解題方法

居室出口與小型會議室出口前後串聯，開口面積分別為 $A_1=2\ \text{m}^2$、$A_2=4\ \text{m}^2$。代入串聯開口的等效面積公式：

已知 $\sqrt{5}=2.236$，因此：

核心觀念

本題考「煙囪效應」的方向與建築物內外溫差的關係。建築物內空氣與外界空氣的溫度不同，會造成密度差；空氣密度較小的一側有上升趨勢，較大的一側則有下降趨勢，因而在垂直通道形成氣流。

• 正煙囪效應：室內較室外熱，室內空氣較輕而上升，低處通常有外氣流入，高處有室內空氣流出。
• 逆煙囪效應：室內較室外冷，室內空氣較重而下降，垂直通道會形成向下氣流。

解題方法

題幹指出大樓因空調而使室內溫度低於室外，關鍵在「室內較冷」。室內冷空氣密度較大，會沿建築物垂直通道向下流動，符合逆煙囪效應，因此選 (D)。

選項分析

核心觀念

本題考查不同物質在接觸、摩擦或流動時產生靜電的型態，以及電荷是否容易累積。固體、液體或氣體與其他物質接觸或相對運動時，都可能因電荷轉移而帶電；電荷能否累積，則與物質及設備的導電性、接地情形有關。

解題方法

先辨認各選項描述的帶電來源，再判斷「絕緣」對電荷累積的影響。絕緣材料不易讓電荷流動或逸散，因此電荷容易停留在表面並逐漸累積。據此，宣稱絕緣氣體導管「不易蓄積電荷」的敘述錯誤。

選項分析

(A) 正確。 滾輪與皮帶、粉體與輸送導管等固體接觸並相對運動時，可能因摩擦或接觸分離而產生靜電，屬於固體摩擦帶電。

核心觀念

粉塵爆炸是可燃性固體微粒分散於空氣中，達到一定濃度並遇到點火源後，因快速燃燒而造成壓力上升的現象。粉塵的化學組成、粒徑及爆炸界限都會影響其爆炸特性；本題則要辨別哪些是粉塵爆炸的影響因素，以及選項中有無名詞混淆。

解題方法

逐一判斷選項是否描述粉塵本身的性質或粉塵雲的爆炸條件。可燃性與反應能力取決於化學組成；粒徑會影響粉塵與氧氣接觸的表面積；爆炸界限則描述粉塵濃度可發生爆炸的範圍。依官方答案，本題將「最大發火能量」視為非影響因素；粉塵爆炸相關的點火特性通常以最小發火能量等指標描述。

選項分析

核心觀念

本題考環氧乙烷受熱或受引發時的分解爆炸及其主要產物。環氧乙烷分子式為 $\mathrm{C_2H_4O}$；分解反應會使分子中的化學鍵斷裂、重新組合，生成較簡單的氣體。判斷時要辨認常見產物，而不是只看產物是否含有碳或氫。

解題方法

依題意找出「不屬主要產物」的選項。環氧乙烷分解常見產物包括甲烷、乙烯與氫氣；乙烷並非此反應列舉的主要產物，因此選乙烷。

選項分析

核心觀念

粉狀與塊狀固體的燃燒差異，主要在於固體表面積、空氣接觸情形，以及燃燒熱能能否在局部累積。粉末分散後，與空氣接觸的總表面積通常較大，熱量也較容易散失；塊狀固體則較容易將局部氧化產生的熱留在材料內部。

解題方法

依題意判斷「粉狀固體較容易燃燒」的原因。選項中，若塊狀固體的局部氧化熱容易蓄積，反而會促進其溫度上升與後續燃燒，不能用來解釋粉末較容易燃燒。粉狀固體相較之下熱傳導較低，局部產生的熱不易迅速傳至周圍而散失，有利於燃燒維持，因此依官方答案選 (C)。

選項分析

核心觀念

本題考查平壁的一維穩態熱傳導，使用傅立葉熱傳導定律。熱通量是單位時間內通過單位面積的熱量，平壁兩側溫差越大、材料熱傳導係數越大，熱通量越大；牆越厚，熱通量越小。

其中 $q''$ 為熱通量，$k$ 為熱傳導係數，$\Delta T$ 為牆面兩側溫差，$L$ 為牆厚。

解題方法

兩側溫差為：

代入公式：

題目提供的 $10\ \text{m}^2$ 是牆面總面積；但所問為單位面積的熱通量，因此面積不必代入。若計算總傳熱率，才需再乘以面積。

選項分析

核心觀念

本題考《消防法》及其授權法規所定的危險物品分類，重點是辨認第四類「引火性液體」中的第二石油類。依命題當年（民國 111 年）規定，第二石油類為閃火點在攝氏 $21^\circ\mathrm{C}$ 以上、未滿 $70^\circ\mathrm{C}$ 的液體；煤油屬於此類。

解題方法

核心觀念

熱對流是流體（氣體或液體）因整體流動而傳遞熱量的方式。依流動的成因，可分為：

• 自然對流：流體受熱後密度降低，因浮力與周圍較冷、密度較大的流體產生差異而流動。
• 強制對流：由風扇、鼓風機或泵等外力推動流體流動。

火場中的煙氣流動常受溫度差、浮力、開口條件及外力影響；建築物的煙囪效應，則是熱煙氣因浮力沿垂直通道上升所形成的流動現象。

解題方法

先辨別各選項所述的流動屬於自然對流還是強制對流，再檢視其對熱對流速度或火場現象的描述。題目問「錯誤」，因此找出與對流定義不符的選項即可。

選項分析

(A) 通風口的面積越大，熱對流之速度越快：正確。 在其他條件相近時，較大的通風口可提供較大的流通截面，使火場氣體更容易進出，通常有利於氣體流量增加。嚴格而言，開口面積直接影響的是流量，實際流速仍受壓差、溫度及流動路徑等因素影響；

核心觀念

本題考查物體表面顏色與輻射熱吸收能力的關係。一般而言，顏色越深、表面越不具反光性，吸收輻射熱的能力越好；黑色表面吸收能力佳，白色及金屬光澤表面則較容易反射輻射熱。

解題方法

比較各選項的表面特性即可：黑色吸收輻射熱能力強；白色反射能力較強；金色與銀色具有金屬光澤，反射性較高。因此，吸收輻射熱能力最好的是黑色。

選項分析

核心觀念

燃燒四要素包括可燃物、助燃物、熱（起火源）及連鎖反應。滅火的基本原理，就是破壞其中一項，使燃燒無法持續。

• 惰性氣體滅火藥劑：以降低氧氣濃度、減少助燃物為主要原理。
• 鹵化物滅火藥劑：以干擾燃燒中的自由基反應、抑制連鎖反應為主要原理。

解題方法

先將兩種藥劑分別對應燃燒四要素：惰性氣體主要降低助燃物濃度；鹵化物主要抑制連鎖反應。依此比對選項，即可選出符合兩者配對的答案。

選項分析

核心觀念

本題考的是可燃氣體在降低壓力時，仍能發生發火所需的最低壓力。此「最小發火壓力」以 $\text{mmHg}$ 表示；數值愈大，表示氣體必須維持較高壓力才可發火。

氫氣、甲烷、丁烷的最小發火壓力由大至小排列為：

因此，題目代號為 $\text{丙}>\text{乙}>\text{甲}$。

解題方法

先依序對應題目中的氣體與代號：

• 氫氣：甲
• 甲烷：乙
• 丁烷：丙

再套用最小發火壓力的排序：

選項分析

核心觀念

本題考「最小發火能量」的物理量與單位。電氣火花要使可燃混合氣體發火，必須提供足以引發燃燒的最低能量；能量的 SI 單位是焦耳，符號為 J。

解題方法

直接辨認題幹所問的是「能量」，再對應其單位：

$1\ \text{J}=1\ \text{N}\cdot\text{m}$

最小發火能量雖描述引發氣體發火所需的最低能量，單位仍是焦耳（J）。

選項分析

• **(A) 帕斯卡（Pa）錯誤：**帕斯卡是壓力單位，$1\ \text{Pa}=1\ \text{N}/\text{m}^2$，不是能量單位。

核心觀念

本題考「輻射能回饋效果」：火災產生的熱輻射由火焰或高溫煙氣傳至周遭物體，使物體升溫、熱解或起火；受熱物體也可能再放出輻射熱，加熱其他可燃物，讓燃燒加速。天花板受火災熱氣加熱後，向下放射熱量，使地面可燃物受熱燃燒，屬於熱量回饋促進燃燒的現象。

解題方法

抓住題幹中的兩個線索：「天花板向地面放射大量輻射熱」及「致使地面可燃物燃燒」。熱量以輻射方式傳遞，且作用是把熱量傳給可燃物、促進燃燒，因此判定為「輻射能回饋效果」，而不是能量損失或對流作用。

選項分析

核心觀念

完全燃燒通常以燃燒四要素說明：可燃物、助燃物、熱能與連鎖反應。其中，連鎖反應指燃燒過程中自由基持續生成並參與反應，使反應得以延續；若自由基被消耗或反應中止，燃燒鏈也會受到抑制。

解題方法

辨認題目中的關鍵詞「自由基之變化」，再對照四要素的作用：可燃物提供燃料，助燃物提供氧化條件，熱能提供反應所需能量，而自由基的生成、消耗與傳遞屬於連鎖反應的範疇。因此選擇與自由基變化直接相關的燃燒要素。

選項分析

核心觀念

本題考查建築物內的煙囪效應，以及外部風壓對室內外壓差和氣流方向的影響。中性帶是建築物內外壓力相等的位置：中性帶以下，室內壓力通常低於室外，空氣由外流入；中性帶以上，室內壓力通常高於室外，空氣由內流出。

強風吹向建築物時，迎風面形成正風壓，背風面則形成負風壓。北風是由北往南吹，因此北面為迎風面、南面為背風面。

解題方法

無風時，中性帶在 5 樓，表示 5 樓附近室內外壓力相等。北風增強後，北面外部壓力上升、南面外部壓力下降。比較各立面的室內外壓力時，應將風壓與煙囪效應造成的壓差一併考量。

在南面 5 樓，背風側外部壓力降低；室內壓力相較之下較高，因此室內空氣會由南面 5 樓向外排出。這正符合（B）的敘述。

選項分析

核心觀念

本題考電器保護裝置的功能與消防安全設備供電迴路規定，涉及《用戶用電設備裝置規則》及《各類場所消防安全設備設置標準》。以下以命題當年（民國 111 年）法規為準。

過電流保護裝置用來防止過載、短路等過電流造成導線或設備損壞；漏電斷路器則用來偵測漏電電流，兩者保護目的不同。消防安全設備的緊急電源插座另有專用迴路規定。

解題方法

逐項辨認各保護裝置的用途，再核對安裝位置與迴路規定。判斷重點是：緊急電源插座專用迴路有明文規定不得設漏電斷路器；其他選項則混淆過電流與漏電保護，或把規定的安裝位置說反。

選項分析

• **(A) 錯誤。**電動機起動時可能有較大的起動電流，因此分路過電流保護裝置的額定值可依電動機相關規定選定，不能一概以「不得大於導線安培容量 2 倍」作為判準。

核心觀念

本題考查建築物火災的成長階段與閃燃（Flashover）的判斷。閃燃是室內火災由局部燃燒迅速轉為室內可燃物幾乎同時全面燃燒的現象，通常發生於火災的成長期末期，是火勢進入全面燃燒期的轉折點。室內溫度與熱輻射急遽上升，居室內人員的生存機會極低。

避難與防火設計的重要原則，是延緩火災發展、爭取人員在閃燃前完成避難。裝潢材料的燃燒特性與位置會影響閃燃時間（F.O.T.）；在同種類、等面積的材料條件下，壁面材料對閃燃時間的影響最大。

解題方法

先掌握閃燃在火災階段中的位置：它出現在成長期末期，標示火勢由局部燃燒快速轉為全面燃燒。因此，選項若將閃燃放在火災初期或全面燃燒期，便不符合階段定義。

再依閃燃的高溫與快速延燒特性，判斷避難、人員生存及裝潢材料影響等敘述。題目問「何者錯誤」，須找出與閃燃發生階段不符的敘述。

選項分析

核心觀念

自然發火是可燃物在沒有外來火源直接引燃的情況下，因內部熱量持續累積、溫度上升至著火點而起火。常見的蓄熱原因有氧化熱、分解熱、發酵熱及吸著熱。判斷題目時，須將物質與其主要蓄熱機制配對。

解題方法

逐一核對各選項中的物質與蓄熱原因：

• 油渣、塗料等含油物質，與空氣接觸後容易氧化放熱。
• 硝化棉會因自身分解放熱而有蓄熱、發火危險。
• 活性碳可能因吸附氣體或蒸氣而放熱。
• 乾草堆常因微生物活動產生發酵熱。

因此，正確選項應是「物質」與「主要蓄熱原因」配對正確者。

選項分析

核心觀念

BLEVE 是「沸騰液體膨脹蒸氣爆炸」（Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion）的縮寫。當受壓容器中的液體高於其常壓沸點，容器突然破裂、壓力驟降時，過熱液體會迅速沸騰並大量汽化，造成蒸氣膨脹與爆炸性破壞。

BLEVE 並不限定發生於液化瓦斯；只要受壓容器內有高於常壓沸點的液體，且容器突然失效，都可能發生。若液體具有可燃性，汽化後遇到火源，還可能形成火球；容器破裂造成的破片飛散也是典型危害。

解題方法

本題從「BLEVE 的定義與事故特徵」逐項判斷，特別留意選項是否把適用物質範圍縮限，以及是否正確描述容器內的相態變化。

BLEVE 的核心不是單純「液化瓦斯氣化」，而是受壓液體因容器突然破裂而降壓，導致過熱液體快速沸騰、膨脹並釋放能量。據此檢視各選項，範圍描述錯誤者即為本題答案。

選項分析

核心觀念

本題考查爆炸的分類，以及鍋爐破裂時「壓力急降、水瞬間氣化、蒸氣膨脹推動鍋爐體」的現象。判斷重點是爆炸的主要成因：若由容器內高壓流體突然釋放、膨脹而產生破壞與推進作用，屬於機械爆炸。

解題方法

依題幹描述整理作用順序：

1. 鍋爐受腐蝕或溝狀侵蝕而破裂。
2. 鍋爐內壓力迅速降至大氣壓。
3. 高溫高壓的水因壓力驟降而激烈氣化，蒸氣急速膨脹。
4. 膨脹蒸氣向外噴出，產生推進作用，使鍋爐體飛出。

造成鍋爐體飛出的直接力量，是高壓蒸氣急速膨脹與噴出的機械作用，故歸類為機械爆炸。水的氣化是爆炸過程的一部分，但本題的分類重點在壓力容器破裂及壓力能釋放。

選項分析

核心觀念

本題考可燃性氣體的爆炸範圍與壓力的關係。爆炸範圍是指可燃性氣體與空氣混合後，能發生燃燒或爆炸的濃度上下限之間的範圍。一般而言，壓力升高時，爆炸範圍會擴大；但一氧化碳是常見例外，其爆炸範圍不隨壓力升高而呈一般性的擴大趨勢。

解題方法

題幹已指出一般可燃性氣體在高壓下，爆炸範圍大多與壓力呈正向關係，並要求找出例外。解題時辨認常見氣體中的例外即可：丙烷、乙烯與甲烷均屬一般趨勢的氣體；一氧化碳則為例外。

選項分析