113 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

本題考查傅立葉熱傳導公式，以及穩態一維熱傳導的定義。熱傳導是物體內部或彼此接觸的物體，因溫度不同而使熱能由高溫處傳向低溫處；過程中不需物質整體流動。

解題方法

傅立葉熱傳導公式以單位面積的熱傳導量表示為：

其中 $q''$ 為單位面積熱傳導量，$k$ 為熱傳導係數，$\Delta T$ 為木板兩側溫差，$L$ 為木板厚度。整理得：

先將厚度換算為公尺：$2\ \mathrm{cm}=0.02\ \mathrm{m}$。代入題目數值：

核心觀念

本題考查地下建築物的空間條件如何影響火勢發展、人員避難與消防搶救。作答時應把「地下空間封閉、出入口有限、用途及人員複雜」連結到具體火災危害。

依《建築技術規則建築設計施工編》第 179 條，地下建築物是指主要構造物定著於地面下的建築物，範圍包括地下使用單元、地下通道、直通樓梯及地下公共設施等。以下法規內容以命題當年（民國 113 年）為準。

解題方法：依火災發展、避難與搶救分項說明

一、火勢與煙熱容易蓄積

地下空間四周受地層或建築構造包圍，與外界直接交換空氣的開口通常較少。火災產生的熱、煙及有毒氣體不易自然排出，容易在空間內蓄積，使溫度升高、能見度降低，並增加人員吸入有毒煙氣的危險。

若通風及排煙不良，煙層會妨礙逃生與消防人員辨識方向；煙氣也可能沿地下通道、樓梯、管道等空間流動，影響其他區域。

二、通風條件特殊，燃燒與煙流受通風影響

地下空間的自然通風有限，火勢發展受到可用空氣量、機械通風及排煙設備運轉狀況影響。通風不足時，可能形成缺氧、不完全燃燒，產生大量有毒煙氣；開啟通風或排煙設備後，氣流方向改變，也可能影響煙氣擴散及火勢發展。

因此，地下建築火災的通風與排煙操作須配合現場狀況，避免煙氣流向避難路徑或其他使用區域。

三、避難距離較長，方向辨識與逃生不易

地下空間往往由多個使用單元及通道連接，配置較複雜。人員可能不熟悉出口位置，煙霧又會遮蔽標示及視線，因此容易迷失方向、延誤逃生。

核心觀念

木材受熱時會先乾燥，再發生熱分解（熱裂解），釋出一氧化碳、甲烷等可燃性氣體。當這些氣體遇到火源而引火燃燒時，教材及考題通常以約 $260\,^\circ\mathrm{C}$ 作為木材的「危險溫度」；這是熱分解氣體開始具有引火燃燒危險的概略值。

解題方法

題目問的是木材的「危險溫度」，不是木材表面達到猛烈燃燒時的溫度，也不是木材的燃點或著火點。依火災學常用記憶值，直接辨認木材熱分解釋出可燃性氣體並可能引火燃燒的危險溫度約為 $260\,^\circ\mathrm{C}$。

選項分析

核心觀念

本題考定溫式火警探測器的感熱元件，如何接收火災時流動熱氣的熱量。探測器周圍的熱氣流動並接觸感熱元件時，主要藉由熱對流把熱量傳給元件，使元件溫度逐漸上升，達到設定溫度後動作。

解題方法

先辨認題目描述的兩者：一方是「流動熱氣」，另一方是「感熱元件」。熱量由流體傳至物體表面，且流體具有流動，是典型的對流熱傳情形，因此選熱對流。

選項分析

核心觀念

本題考黑體、灰體的定義，以及輻射率的物理意義。物體的輻射率 $\varepsilon$，是其輻射能力與相同溫度下黑體輻射能力的比值：

因此，黑體的輻射率為 $1$；一般物體的輻射率介於 $0$ 與 $1$ 之間。灰體是輻射率不隨波長改變的理想化物體，其輻射率仍不大於 $1$。

解題方法

逐項核對定義即可：黑體能完全吸收入射輻射，並具有最大輻射能力，所以其輻射率為 $1$。任何物體的輻射能力都不會超過同溫度下的黑體，故輻射率不可能大於 $1$。據此判斷各選項。

選項分析

核心觀念

本題比較的是不同氣體滅火藥劑達到滅火效果所需的濃度。濃度越低，代表單位空間內所需藥劑越少。

$CO_2$、$N_2$與 He 主要藉由降低氧氣濃度、稀釋可燃混合氣，或吸收熱量來抑制燃燒；$\mathrm{CF_3Br}$（Halon 1301）則能抑制燃燒鏈反應中的自由基，使火焰反應中止，因此較低濃度即可滅火。

解題方法

抓住「滅火機制」即可判斷：以窒息、稀釋或冷卻為主的藥劑，通常要加入較大量，才能使氧氣濃度或燃燒條件降到無法維持燃燒；能抑制燃燒鏈反應的藥劑，則可在較低濃度下發揮作用。

因此，四個選項中具化學抑制作用的 $\mathrm{CF_3Br}$，滅火設計濃度最低。

選項分析

核心觀念

本題考「可燃性氣體的燃燒範圍」與氧氣濃度的關係。燃燒下限（LFL）是混合氣中可燃物能維持燃燒的最低濃度；燃燒上限（UFL）是仍能維持燃燒的最高濃度。兩者之間的區間稱為燃燒範圍。

空氣中的氧氣濃度提高，助燃條件更充足，可燃氣體在更稀或更濃的混合比例下仍可能燃燒，因此燃燒範圍會擴大。

解題方法

抓住「氧氣是助燃物」這個關鍵：氧氣濃度提高，通常使燃燒下限下降、燃燒上限上升，兩端距離增加。題目問整體燃燒性質的影響，故選燃燒範圍擴大。

選項分析

核心觀念

本題測驗火災學中可燃性固體的燃燒型態分類及其燃燒反應機制。

1. 固體物質燃燒型態分類：

• 蒸發燃燒（Evaporative combustion）：受熱熔融後蒸發，僅發生物理相變化，不發生化學熱裂解（如硫、石蠟、樟腦）。
• 分解燃燒（Decomposition combustion）：高分子有機物受熱後分子鏈斷裂，發生**化學分解（熱裂解，Pyrolysis）**釋出可燃性氣體再燃燒（如木材、紙張、煤炭、熱固性塑膠）。
• 表面燃燒（Surface combustion / 無焰燃燒）：殘碳直接在固體表面與氧氣接觸發光燃燒，無火焰（如木炭、焦炭）。
• 內部燃燒 / 自生燃燒（Self-sustained combustion）：分子內部含有氧原子，不需外界空氣即可燃燒（如硝化纖維、賽璐珞）。

2. 木材之燃燒歷程： 木材由纖維素、半纖維素及木質素組成。受熱時首先分解出可燃性揮發氣體（分解燃燒）；氣體逸散至空氣中與氧氣擴散混合產生有焰燃燒（擴散燃燒）；整個燃燒歷程均伴隨劇烈氧化放熱（發熱燃燒）；最後殘留之碳質則進行表面燃燒。木材無法經由熔融相變化蒸發，故絕非蒸發燃燒。

解題方法

從物質的「理化受熱轉變特性」為切入點：

1. 判斷是否具備熔融蒸發特性：木材為天然有機高分子聚合物，受熱溫度升高至約 $160^\circ\text{C}$ 以上時，直接引發吸熱與放熱之熱裂解（化學變化），產生 CO、$CO_2$、低分子烴類揮發氣體與焦炭，不具備可熔融為液體再轉為氣體的物理狀態轉變（物理變化），因此木材不符合「蒸發燃燒」定義。
2. 核對其餘選項與木材燃燒反應之吻合度：木材熱裂解即為分解燃燒；其揮發分於氣相與氧氣擴散混合燃燒即為擴散燃燒；化學反應全程劇烈放熱即為發熱燃燒。

核心觀念

本題考查滅火藥劑的運用方法，重點是依燃燒物與藥劑的滅火作用，選擇適當的施放位置與方式，避免擴大燃燒或降低滅火效果。各類藥劑可透過冷卻、窒息、隔離或抑制燃燒等作用滅火。

解題方法

逐項檢視施放方式是否符合藥劑的作用原理與火場安全原則：固體表面燃燒，藥劑應施加在燃燒表面或有起火危險處；泡沫用於油類火災時，須避免直接衝擊油面造成飛濺；不同藥劑也可依火場狀況搭配使用。關鍵在於有抑制燃燒作用的藥劑，應使藥劑有效進入火焰燃燒區，而非只噴向火焰末端。

選項分析

核心觀念

本題考燃燒型態的區分，關鍵在於可燃性氣體與空氣（氧氣）是在點火前已混合，還是到燃燒時才混合：

• 混合燃燒：可燃性氣體與空氣預先混合後再點燃，常呈現火焰快速傳播。
• 擴散燃燒：燃料與空氣分開供應，燃燒時才在交界面混合，例如瓦斯爐火焰。
• 無焰燃燒、表面燃燒：依固體表面反應及燃燒是否呈現火焰區分，與本題的氣體預混情境不同。

解題方法

題幹指出瓦斯已洩漏並分布於「整個房間」，再被點燃，表示瓦斯在點火前已與室內空氣混合。點火後，這團預混的可燃性混合氣發生燃燒，因此判定為混合燃燒。

選項分析

核心觀念

本題考查火災時熱煙氣的流動型態。燃燒產生的高溫氣體密度較低，受浮力作用向上移動，並從燃燒物上方捲吸周圍空氣，形成倒圓錐形、向上擴大的氣流，稱為火羽流（fire plume）。

解題方法

題幹的關鍵線索是「燃燒物上方」、「倒圓錐形」及「向上流動」。依火災煙流的基本型態，這描述的是火羽流；它會把熱與燃燒生成物帶往上方，之後撞擊天花板並沿天花板向外流動。

選項分析

核心觀念

寢具初期悶燒屬於無焰燃燒，氧氣供應不足、燃燒不完全，會產生一氧化碳與煙霧。若燃燒持續發展、熱量與可燃性氣體累積，便可能轉為有焰燃燒。題目考的是悶燒的燃燒型態及其產物。

完全燃燒須有充足氧氣，使可燃物充分氧化；氧氣不足時則屬不完全燃燒，常伴隨一氧化碳與煙生成。

解題方法

依題幹的「初期悶燒」判斷燃燒型態，再核對各選項：初期是否有焰、產物是否包含一氧化碳與煙，以及燃燒加劇後是否可能轉為有焰燃燒。只要抓住悶燒通常是氧氣不足下的不完全燃燒，即可判出錯誤敘述。

選項分析

核心觀念

本題考查火災的起火原因與可能引燃可燃物的熱源。常見起火熱源包括高溫氣體、高溫固體、火焰、電氣火花，以及未熄滅的煙蒂等。

漏電斷路器的功能是在電路發生漏電時切斷電源，以降低觸電及電氣火災風險；「設置漏電斷路器之插座」本身不是起火原因。

解題方法

逐項判斷各選項是否屬於可能造成可燃物起火的熱源或引火物。若選項描述的是安全保護設備，而非熱源或引火物，便是題目所問「不是起火的原因」。

選項分析

核心觀念

本題考查居室可燃物火災的成長模式。火災釋熱率（Heat Release Rate, HRR）常以火災成長係數表示，成長階段通常以時間平方火災模型描述：

$\dot{Q}=\alpha t^2$

其中，$\dot{Q}$ 為火災釋熱率，$t$ 為起火後時間，$\alpha$ 為火災成長係數；可燃物的種類、數量與配置不同，會影響 $\alpha$，但不改變此模型中釋熱率與時間平方成正比的關係。

解題方法

題目描述一般居室內可燃傢俱起火，問釋熱率與時間的關係。依火災成長階段的時間平方模型，固定成長係數 $\alpha$ 後，釋熱率隨時間平方增加，因此選擇「與時間二次方成正比」。

選項分析

核心觀念

本題考建築物室內火災各階段的溫度變化。一般可依火勢發展分為初期、成長期、最盛期及衰退期。火災由小範圍起燃後，燃燒規模擴大、熱釋放增加，室內溫度隨之上升；達到最盛期時，燃燒最為劇烈、溫度最高；進入衰退期後，燃料逐漸耗盡，火勢與溫度開始下降。

各階段的實際溫度會受燃料種類、通風條件及空間大小影響，題目所問的是一般建築物火災的階段性趨勢。

解題方法

先依火災發展順序比較溫度：初期溫度較低，成長期逐步上升，最盛期達到高溫，衰退期則由高點下降。再檢查選項是否符合「最盛期最高、衰退期下降」的趨勢，以及最盛期是否可達攝氏 $800^\circ\mathrm{C}$ 以上。

選項分析

核心觀念

本題考查火場煙霧的消光係數與能見度之關係。消光係數 $K$ 表示光線在介質中傳播時，因吸收與散射而衰減的程度；能見度則是觀察者仍能辨識物體的最大距離。反光物體的能見度採用下式：

其中 $S$ 的單位為公尺，$K$ 的單位為 $\mathrm{m^{-1}}$。係數 $3$ 是反光物體能見度的判定常數。

解題方法

題目給定消光係數 $K=1\ \mathrm{m^{-1}}$，代入反光物體能見度公式：

因此，反光物體之能見度為 $3$ 公尺。

核心觀念

本題考「氣流等效流動面積」的並聯合成。多個開口位於同側牆面、並聯流動時，氣流可同時通過各開口；在相同壓差及流動條件下，等效流動面積為各開口面積總和：

解題方法

將三個並聯開口面積代入公式：

因此，氣流等效流動面積為 $6.0\ \mathrm{m^2}$。

選項分析

核心觀念

本題考靜電放電的型態判別。帶電物體與接地體之間若電位差足以使間隙中的空氣被擊穿，就會形成放電。放電型態主要依導體形狀、間隙距離及放電路徑判斷。

解題方法

題幹的關鍵線索是「較平滑之金屬導體」與「平滑之接地體間隔甚小」，並且「突然發生放電」。帶電導體和接地體相距很近，間隙被擊穿後，電荷會沿兩導體間的空氣隙迅速轉移，形成火花放電。

選項分析

• (A) 電暈放電：錯誤。 電暈常發生在尖端或曲率半徑很小的導體附近，局部電場強度很高，先使周圍氣體電離；它通常不是題幹所述平滑導體與接地體近距離間突然擊穿的放電型態。
• **(B) 火花放電：正確。

核心觀念

易燃性液體的燃燒，主要是其蒸氣與空氣中的氧氣混合後，遇到足夠能量而起火。液體本身通常不是直接燃燒；火災危險性會受揮發性、閃火點、蒸氣濃度及點火能量等因素影響。

閃火點是液體在規定試驗條件下，表面逸出的蒸氣遇火源能發生瞬間閃燃時的最低液體溫度。一般而言，揮發性越高，越容易產生可燃蒸氣，閃火點也越低。

解題方法

辨認易燃性液體的典型危險特性，再逐項檢查選項：它通常容易揮發、與氧反應性高、所需點火能量較低，且受熱時體積膨脹較明顯。符合這些特性的敘述為正確答案。

選項分析

核心觀念

本題考查高樓避難逃生設計的基本原則：避難路徑要清楚、有效，並兼顧可用性與備援。常見原則包括通道宜直宜短、優先採用可靠的步行避難方式、以固定式逃生設施為主，以及規劃兩個不同方向的避難路徑。本題不涉及特定法條。

解題方法

逐項比對各選項是否符合高樓避難設計原則。尤其要留意選項是否把「步行」說成次要方式：高樓避難時，樓梯等步行路徑是主要且可靠的避難方式，電梯通常不得作為一般火災時的逃生工具，因此若把步行降為次要選擇，即與原則不符。

選項分析

核心觀念

氣體發生燃燒爆炸，須同時具備可燃性氣體、空氣或氧氣，以及有效點火源，且氣體濃度須落在可燃範圍內。此處的「最小發火能量」是使可燃混合氣著火所需的最低能量；熱源能量達到或超過此值，才足以引燃。

氣體是否處於高壓，並非發生燃燒爆炸的必要條件。常壓下，只要可燃氣體與空氣混合比例適當，並遇到足夠的點火能量，仍可燃燒或爆炸。

解題方法

逐項對照氣體燃燒爆炸的必要條件：可燃氣體、濃度位於燃燒範圍內，以及足以引燃的點火源。再判斷「高壓」是否屬於必要條件；它會影響燃燒或爆炸特性，但不是必備條件。

選項分析

核心觀念

粉塵爆炸的基本條件包括：可燃性粉塵以適當濃度懸浮於空氣中、具有足夠氧氣，並遇到有效點火源；若粉塵受限於空間內，爆燃造成的壓力上升會形成爆炸危害。可燃性粉塵常見於有機物，例如糖類、穀物、酵母及染料製程的粉末。

無機物粉末不一定都不可燃；本題關鍵是辨認矽藻土的主要成分為二氧化矽，屬無機且不可燃物質，故一般不列為爆炸性粉塵。

解題方法

逐一判斷各選項是否含有可燃成分，並區分「呈粉末狀」與「具有粉塵爆炸性」：粉末須能燃燒，才可能形成可燃粉塵雲。砂糖、乾燥酵母及染料中間成品屬可燃性有機物；矽藻土主要成分為二氧化矽，不可燃，因此是題目所求。

選項分析

核心觀念

本題考「爆炸」的能量轉換與現象。由燃燒引起的爆炸，屬於極為快速的燃燒反應，反應會使熱能迅速產生並轉換為機械能，造成壓力急遽上升或釋放，並常伴隨強烈光與爆音。

解題方法

判斷各選項是否符合燃燒爆炸的特徵，特別注意能量轉換方向：燃燒釋出的化學能先轉為熱能，再由高溫、高壓氣體膨脹做功，表現為機械能。若把這個方向說反，即為錯誤敘述。

選項分析

核心觀念

本題考乙炔的分解爆炸特性，以及以稀釋氣體吸收反應熱、降低乙炔分解傳播能力的原理。

乙炔分解可用下式表示：

此反應會放出熱量，屬放熱反應；若反應熱無法及時散去，熱量會促使周圍乙炔繼續分解，形成自我加速的分解爆炸。高壓乙炔因此不能單靠提高壓力儲存，通常以其他氣體稀釋，或溶解在丙酮中並裝填多孔質材料，以降低危險。

解題方法

先判斷選項敘述是否符合乙炔分解反應的特性，再檢視各種防爆方式：

1. 分解反應放熱，會使反應持續擴大。
2. 稀釋氣體可降低乙炔濃度，也能吸收分解釋出的熱量；氣體的分子熱愈大，吸熱能力通常愈強，防止分解傳播的效果愈大。
3. 乙炔鋼瓶以浸有丙酮的多孔質材料承載乙炔，可使乙炔以溶解狀態安全儲存，減少自由氣態乙炔的危險。

選項分析

核心觀念

本題考查火藥的組成，以及預混型固態火藥的燃燒特性。硫磺、碳粉是可燃物，過氯酸鉀則是氧化劑；三者預先混合後，火藥本身已含有氧化劑，燃燒反應不必仰賴外界提供充分氧氣。

解題方法

先辨認各成分在混合物中的作用，再判斷燃燒是否需要外界氧氣。硫磺與碳粉提供燃料，過氯酸鉀提供氧化能力，因此此類火藥屬預混型固態燃料。若選項說它「須有充分氧氣才能起燃爆炸」，便與其含有內部氧化劑的特性相違。

選項分析

核心觀念

粉塵爆炸的難易度，與粉塵的分散程度、粒徑、含水量，以及周圍的溫度與壓力等因素有關。粉塵粒徑愈小，單位質量的表面積通常愈大，與空氣接觸更充分，受熱與燃燒反應也較快，因此較容易著火或爆炸。

最小發火能量（MIE）是引燃粉塵雲所需的最低能量。一般而言，粉塵愈細、分散愈均勻，所需的引燃能量愈低；粉塵含水量增加則會吸收熱量並降低粉塵溫度，使引燃較困難。

解題方法

逐項檢查敘述是否符合粉塵爆炸的基本趨勢：溫度、壓力升高通常有利於引燃；粒徑愈小、比表面積愈大，通常愈容易爆炸；含水量愈高則通常愈不易引燃。與這些趨勢相反的敘述即為錯誤選項。

選項分析

核心觀念

本題考的是可燃性混合物爆炸時，火焰面與壓力波的傳播特徵：

• 爆燃：火焰以低於音速的速度傳播，主要靠熱傳與分子擴散使未燃氣體燃燒。
• 爆轟：火焰面前方的壓縮波與火焰面結合，形成以音速或超音速傳播的衝擊波，並由衝擊波壓縮、加熱前方混合物，使反應持續傳播。

題幹所述「火焰面與其前方之壓縮波融合，形成速度達音速的波」，正是爆轟的特徵。

解題方法

抓住題幹的兩個關鍵線索：「壓縮波與火焰面融合」及「波速達音速」。這描述的是衝擊波與燃燒反應耦合並向前傳播的現象，因此判定為爆轟，而非僅由火焰向外傳播的爆燃。

選項分析