115 一般警察特考四等 消防警察人員類別 火災學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查不同物態中，靜電的產生、累積與消散機制。

靜電並非無中生有，而是物質接觸、分離、流動或受能量作用時，發生電子轉移、離子分離或電荷重新分布，使物體出現正、負電荷不平衡。當電荷累積至足以突破周圍介質的絕緣能力時，便可能發生放電。

靜電危險性可用下列觀念表示：

• 電荷量：$Q$
• 電位：$V$
• 電容量：$C$

三者關係為：

$$Q=CV$$

靜電是否容易累積，主要取決於：

1. 電荷是否容易產生。
2. 電荷是否容易移動與消散。
3. 物體是否具有良好接地或導電路徑。
4. 周圍環境的濕度、壓力、流速與溫度。

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解題方法

依物態分為固體、液體、氣體三類，分別說明其主要電荷來源、累積條件及放電特性，即可完整作答。

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一、固體靜電的形成原因

1. 接觸與分離造成電子轉移

兩種不同固體接觸時，因材料的電子親和力、功函數及表面狀態不同，接觸界面會發生電子轉移。

分離後：

• 失去電子的一方帶正電。
• 得到電子的一方帶負電。

此種現象稱為接觸起電或摩擦起電。摩擦本身並不是靜電的根本來源，真正的關鍵在於「接觸面積增加」以及「接觸後分離」，摩擦只是促進接觸與分離的過程。

例如：

• 橡膠輸送帶與滾輪接觸、分離。
• 塑膠薄膜通過導輪。
• 衣物互相摩擦後產生劈啪聲。
• 粉體與金屬管壁接觸後帶電。

2. 破裂、剝離與粉碎

固體材料破裂、切割、研磨、剝離或粉碎時，新表面大量形成，材料內部的電荷分布被破壞，導致電子轉移與電荷分離。

常見情況包括：

• 膠帶撕開時產生靜電。
• 塑膠膜快速剝離時產生靜電。
• 固體燃料、煤炭或粉體研磨時產生靜電。
• 粉末由輸送設備高速通過時，因粒子彼此碰撞及與設備接觸而帶電。

粉體特別容易發生靜電累積，原因在於其總表面積大，且每一顆粒子均可能帶電；若粉體又具有低導電性，電荷便不易消散。

3. 感應起電

帶電物體接近中性固體時，會使固體內部的正、負電荷重新分布，此稱為靜電感應。若固體具有導電性並在感應狀態下接地，移除接地後即可使固體保留電荷。

因此，固體靜電不一定要經由摩擦產生，鄰近帶電體造成的電荷分離也能導致靜電現象。

4. 固體電荷累積的條件

固體能否大量累積靜電，與其導電性密切相關：

• 金屬導電性佳，電荷容易流動，接地後迅速消散。
• 橡膠、塑膠、乾燥纖維等絕緣材料，電荷不易移動，容易停留在表面。
• 表面越乾燥，電荷越不易經由水膜洩漏。
• 空氣濕度增加時，物體表面容易形成薄薄的導電水膜，有助於靜電消散。

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二、液體靜電的形成原因

液體靜電的核心，是液體與固體界面接觸時的電荷分離，以及液體流動時所造成的電荷搬運。

1. 液體與固體接觸造成界面帶電

液體接觸管壁、容器、濾材、閥件或泵浦內壁時，液體與固體界面會產生離子吸附或電子轉移，使界面兩側形成相反電荷。

界面附近通常形成電荷雙層：

• 固體表面吸附某類離子或帶有特定電荷。
• 液體側聚集相反電荷的離子。
• 液體流動時，會將其中一部分擴散層電荷帶走。

如此便形成流動電流，並使液體、管線或容器逐漸累積靜電。

2. 流動與摩擦造成電荷分離

液體通過狹窄管路、彎頭、閥門、泵浦或濾器時，會受到剪切、擾動及界面摩擦作用。液體越快速流動，與管壁接觸越頻繁，帶電量通常越大。

特別容易產生靜電的情況包括：

• 高速輸送。
• 液體通過細小孔隙或濾器。
• 液體在管內劇烈擾動。
• 不同液體混合。
• 液體通過泵浦、閥件與彎管。
• 液體由高處落下或自由噴流。

3. 噴濺、霧化與液滴分裂

液體分裂成許多小液滴時，原本集中於液體中的電荷會分散到大量液滴表面，造成液滴帶電。

下列作業均容易產生靜電：

• 液體噴霧。
• 高速充填。
• 液體自由落下。
• 液體噴射。
• 攪拌及霧化。
• 油品裝卸與槽車充填。

液滴表面積越大，越容易攜帶電荷。若液滴、液霧或蒸氣進入可燃濃度範圍，靜電放電便可能成為點火源。

4. 液體導電性對靜電累積的影響

液體導電性是判斷靜電危險的重要因素：

核心觀念

本題考查燃燒成立條件中的「發火源」概念，以及日常火災中常見發火源的分類。

燃燒通常須同時具備：

1. 可燃物
2. 助燃物
3. 足夠的熱能或發火源

發火源是指能量足以使可燃物達到發火溫度，並引發持續燃燒的熱源或能量來源。其判斷重點不只在於溫度高低，還包括能量大小、接觸時間、供氧情形、可燃物濃度及散熱條件。

可燃物達到閃火點時，僅表示蒸氣與空氣混合後可被點燃；達到發火溫度並持續反應，才可形成穩定燃燒。因此，閃火點、燃點與自燃溫度不可混為一談。

解題方法

本題為申論題，宜採「先下定義，再按能量來源分類，最後列舉實例」的方式作答。分類時可依發火能量的來源分為下列數類：

一、火焰及高溫氣體

此類屬最直接、最常見的發火源，包括：

• 火柴、打火機火焰
• 瓦斯爐、焊炬、噴燈
• 香菸、蠟燭
• 爐火及燃燒器火焰
• 爆炸後產生的高溫火焰或燃燒氣體

火焰可直接加熱可燃物，使其產生可燃蒸氣或熱分解氣體，達到燃燒條件。

二、高溫表面及高溫物體

物體本身雖無明火，但表面溫度足以引燃可燃物，亦可成為發火源，例如：

• 引擎排氣管
• 鍋爐、蒸汽管線
• 電熱器及電燈泡
• 高溫金屬表面
• 暖爐、烘乾設備
• 燃燒爐壁

高溫表面引火的危險性，須比較其表面溫度與可燃物的發火溫度，並考量接觸面積及接觸時間。

三、電氣發火源

電氣設備可因電能轉換為熱能、火花或電弧而引燃可燃物，主要包括：

• 電氣短路
• 電線過載
• 接觸不良
• 開關啟閉時產生的電弧
• 電動機、變壓器故障
• 靜電放電火花
• 雷擊

電氣火災中，短路電弧與接觸不良所產生的局部高溫最為常見。靜電本身能量不一定很大，但在可燃性氣體、蒸氣或粉塵達到爆炸範圍時，仍可能成為有效發火源。

四、機械能所產生的發火源

機械運動可轉化為熱能或火花，常見類型如下：

• 摩擦發熱
• 撞擊產生的火花
• 金屬研磨、切削產生的火花
• 軸承缺油造成的過熱
• 皮帶打滑產生的熱量
• 壓縮氣體產生的壓縮熱

氣體快速壓縮時，外界對氣體作功，使其溫度升高。理想氣體的絕熱壓縮關係可表示為：

$$T_2=T_1\left(\frac{V_1}{V_2}\right)^{\gamma-1}$$

其中 $T$ 為絕對溫度，$V$ 為體積，$\gamma$ 為比熱比。當壓縮速度很快、熱量來不及散失時，壓縮熱可能引燃可燃性混合物。

五、化學反應熱

某些化學反應會放出大量熱能，當放熱速度大於散熱速度時，溫度便會持續升高，最後達到發火溫度，包括：

• 氧化反應
• 酸與水反應
• 金屬粉末與氧化劑反應
• 過氧化物分解
• 聚合反應
• 化學品混合造成的劇烈放熱
• 氧化劑與可燃物接觸

核心觀念

本題測驗熱傳播三大途徑（傳導、對流、輻射）中「熱傳導（Conduction）」的物理機制與控制方程式。

固體內部的熱傳導現象遵循傅立葉熱傳導定律（Fourier's Law of Heat Conduction）。一維穩態熱傳導速率方程式如下：

$Q = k \cdot A \cdot \frac{\Delta T}{L}$

或表示為微分形式之熱通量（Heat Flux）：

$q'' = -k \frac{dT}{dx}$

式中各物理量定義為：

• $Q$：熱傳導速率（$\mathrm{W}$ 或 $\mathrm{J/s}$）
• $k$：物質的熱傳導係數（Thermal Conductivity，$\mathrm{W/(m\cdot K)}$）
• $A$：垂直於熱流方向的截面積（$\mathrm{m^2}$）
• $\Delta T$：傳導路徑兩端的溫度差（$\mathrm{K}$ 或 $^\circ\mathrm{C}$）
• $L$：熱傳遞路徑的厚度或距離（$\mathrm{m}$）

由公式可知，直接決定熱傳導速率大小的四大直接因素為：熱傳導係數（$k$）、受熱截面積（$A$）、兩端溫度差（$\Delta T$），以及材料厚度（$L$）。

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解題方法

本題為純觀念記憶與公式變數對照題，解題切入步驟如下：

1. 鎖定支配公式：看到「熱傳導」，立即聯想「傅立葉熱傳導定律（$Q = \frac{k A \Delta T}{L}$）」。
2. 提取關鍵變數：式中直接出現的自變數為 $k$（材料物性）、$A$（幾何截面）、$\Delta T$（熱力驅動力）、$L$（幾何長度）。

核心觀念

本題考查「可燃性物質三態（氣體、液體、固體）」在熱傳導度（Thermal Conductivity）與燃燒難易度上的基本物性比較，屬於《火災學概要》中「可燃物質」章節的基礎命題，無需公式推導，但需要熟記三態物理性質的相對大小關係。

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解題方法

切入點：先確立「熱傳導度」三態大小關係，再逐選項比對。

熱傳導度（$\lambda$，單位 $\mathrm{W/m \cdot K}$）反映物質傳遞熱量的能力，其大小與物質內部分子（或原子）結合的緊密程度正相關：

• 固體：分子或原子以固定晶格或共價鍵緊密排列，自由電子（金屬）或晶格振動（聲子）可高效傳遞熱量，熱傳導度最大。
• 液體：分子間距離較固體大，排列無序，熱傳導主要靠分子碰撞，熱傳導度居中。
• 氣體：分子間距極大，碰撞頻率最低，熱傳導能力最差（最小）。

因此，正確的熱傳導度順序為：

$\lambda_{\text{固體}} > \lambda_{\text{液體}} > \lambda_{\text{氣體}}$

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選項分析

（A）氣體熱傳導度最大，液體次之，固體最小　→ 【錯誤，本題答案】

此選項將三態熱傳導度排序描述為「氣 > 液 > 固」，與上述正確順序「固 > 液 > 氣」完全相反。氣體分子間距最大、碰撞傳熱效率最低，熱傳導度為三態中最小；固體結構最緊密，熱傳導度最大。此敘述明顯錯誤，為本題應選之項。

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（B）氣體易燃燒，固體較難燃燒　→ 【正確】

核心觀念

本題考查《火災學》中「傳熱學（熱傳導）」的基本物理特性與材質傳熱能力比較。

1. 熱傳導（Heat Conduction）與傅立葉定律（Fourier's Law）： 在固體內部，熱量傳導速率 $q$ 與材質的「熱傳導係數（Thermal Conductivity, $k$）」呈正比，其關係式為： $q = -k \cdot A \cdot \frac{dT}{dx}$ 其中 $A$ 為傳熱截面積，$\frac{dT}{dx}$ 為溫度梯度。熱傳導係數越大的材質，在單位時間內傳遞熱能的能力越強。
2. 材質熱特性比較： 金屬內部含有大量自由電子，屬於良好的「熱良導體」；而木材孔隙多且分子結構不易快速傳遞振動能量，屬於「熱不良導體（絕緣體）」。

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解題方法

分析物件在火災環境中的升溫機制： 物體受熱時，熱能從受熱表面向內部傳遞。升溫速度的快慢取決於熱量傳導至整個物件的效率。

• 金屬：熱傳導係數極高（例如鋼鐵之 $k \approx 45 \sim 60 \text{ W/(m}\cdot\text{K)}$，銅高達 $k \approx 390 \text{ W/(m}\cdot\text{K)}$），當表面受熱時，熱能能迅速傳導至物體內部，致使整個金屬物件快速升溫。
• 木材：熱傳導係數極低（$k \approx 0.1 \sim 0.2 \text{ W/(m}\cdot\text{K)}$），熱能難以快速滲透至內部，熱量主要堆積於表面，故內部升溫極為緩慢。

因此，金屬物件升溫速度比木材快的核心原因在於「金屬的熱傳導係數高」。

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核心觀念

1. 熱對流（Convection）之定義：熱對流是指流體（液體或氣體）中各部分質點發生宏觀位移與混合，從而達成熱量轉移的現象。因此，熱對流必須依賴「流體介質」才能進行，在真空中無法發生。
2. 對流的分類與驅動力：

• 自然對流（自由對流，Natural / Free Convection）：因流體各部分受熱不均造成「溫度差」，進而產生「密度差」，在重力場的作用下因浮力驅使流體流動而產生的熱對流。
• 強制對流（Forced Convection）：流體的運動主要由外部機械力（如風扇、泵浦、風機、外部風力等）強制推動所引發的熱對流。

3. 對流熱傳基本公式（牛頓冷卻定律）： $q = h A (T_s - T_\infty)$ 其中：

• $q$ 為熱傳遞率（$\text{W}$）
• $h$ 為熱對流係數（$\text{W}/(\text{m}^2 \cdot \text{K})$）
• $A$ 為熱傳表面積（$\text{m}^2$）
• $T_s$ 為固體表面溫度，$T_\infty$ 為流體自由流溫度 熱對流係數 $h$ 並非流體的熱力學物性常數，而是取決於流場邊界層特性、流速、表面幾何形狀及流體物性（如熱導率、動黏滯度、比熱）的複合經驗參數。

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解題方法

本題為火災學熱傳播章節之基礎觀念題。解題切入點如下：

1. 先檢驗熱對流的基本物理本質，判斷熱量傳播是否需要實體介質，以及介質型態為何。
2. 釐清「自然對流」與「強制對流」的根本驅動來源，區分浮力差與外力機械驅動之差異。
3. 對照火災防排煙工程之原理，辨別機械動力排煙屬於何種熱對流型態。
4. 綜合比對各選項，選出定義完全精確、符合消防學理標準之敘述。

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第 5 題　詳解

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■ 核心觀念

本題考「輻射熱傳遞的距離衰減規律」，即物理學與火災學中通稱的平方反比定律（Inverse Square Law）。

輻射熱能以電磁波形式向四面八方擴散，在均勻介質（無遮蔽、無吸收損失的理想條件）中，能量均勻分佈於以熱源為球心的球面上。

關鍵公式如下：

$q \propto \frac{1}{r^2}$

其中 $q$ 為受輻射物體單位面積所吸收的輻射熱通量（irradiance），$r$ 為輻射源與受輻射物體之間的距離。

更完整地寫成比例式：

$\frac{q_2}{q_1} = \left(\frac{r_1}{r_2}\right)^2$

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■ 解題方法

步驟一：建立已知條件

設原始距離為 $r_1 = r$，原始受輻射熱通量為 $q_1$。

距離增加為 2 倍，則新距離：

$r_2 = 2r$

步驟二：代入平方反比定律

$\frac{q_2}{q_1} = \left(\frac{r_1}{r_2}\right)^2 = \left(\frac{r}{2r}\right)^2 = \left(\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{1}{4}$

步驟三：得出結論

$q_2 = \frac{1}{4}\, q_1$

即距離加倍後，受輻射物體所吸收到的輻射熱降為原來的 $\dfrac{1}{4}$。

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■ 為何是平方反比？（物理推導）

輻射源向外均勻輻射，能量 $Q$ 均勻分布在半徑為 $r$ 的球面上，球面積為 $4\pi r^2$。

$q = \frac{Q}{4\pi r^2}$

當 $r$ 變為 $2r$：

$q' = \frac{Q}{4\pi (2r)^2} = \frac{Q}{4\pi \cdot 4r^2} = \frac{1}{4} \cdot \frac{Q}{4\pi r^2} = \frac{q}{4}$

核心觀念

可燃物是指能與氧化劑發生燃燒反應，且反應過程能持續放出熱量的物質。因此，判斷物質是否可燃，主要看兩點：

1. 能否與氧發生化合或氧化反應。
2. 該反應是否屬於放熱反應。

此外，物質的燃燒難易也受到熱傳導度影響。熱傳導度越大，熱量越容易向物質內部及周圍傳遞，表面溫度不易快速累積至著火溫度，通常較不易引燃。

解題方法

本題先掌握「可燃物」的基本定義，再檢查各選項是否符合燃燒條件。

涉及熱傳導時，可用傅立葉熱傳導定律表示：

$$\dot{Q}=kA\frac{\Delta T}{L}$$

其中 $k$ 為熱傳導度。$k$ 越大，表示熱量傳遞越快，熱能較容易被帶離受熱表面，降低局部溫度累積速度。因此，在燃燒熱相同的條件下，熱傳導度大者通常較不易達到著火溫度。

選項分析

(A) 凡與氧不能化合者，均非可燃物

正確。

可燃物必須能與氧化劑發生氧化反應。若物質完全不能與氧化合，就不具備燃燒反應的基本條件，自然不能稱為可燃物。

(B) 物質具有相同燃燒熱者，熱之傳導度大者，較易燃燒

錯誤。

核心觀念

本題考查火災學中自由開放空間下火災延燒（擴大）與時間的幾何動態關係。

在無風、平坦且燃料均勻分佈之理想狀態下，火源向四周均勻延燒，其擴展形狀呈圓形。

• 半徑擴大速度（延燒速度 $v$）：不受外力或界限阻礙時，火焰向外擴充之半徑增加速率視為常數（定值）。
• 延燒半徑（$r$）與時間（$t$）：半徑隨時間呈一次方線性成長（$r \propto t$）。
• 燃燒面積（$A$）與時間（$t$）：依據圓面積公式 $A = \pi r^2$，面積為半徑的二次方，故燃燒面積與時間的平方成正比（$A \propto t^2$）。
• 與火災成長模型之連結：此推導亦為建築防火與火災動力學中「$t^2$ 火災（$t^2\text{-fire}$）成長模型」（熱釋放率 $Q = \alpha t^2$）的核心理論基礎。

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解題方法

1. 設定幾何條件與變數：

• 經過時間：$t$
• 延燒半徑：$r$
• 半徑延燒速度（常數）：$v = \frac{dr}{dt}$
• 燃燒面積：$A$

2. 推導延燒半徑與時間之關係： 當延燒速度 $v$ 為定值時，經過時間 $t$ 後，火場延燒之半徑為： $r = v \cdot t$

3. 推導燃燒面積與時間之關係： 將半徑 $r$ 代入圓形面積公式 $A = \pi r^2$ 中： $A = \pi (v \cdot t)^2 = (\pi v^2) \cdot t^2$ 由於 $\pi$ 與延燒速度 $v$ 皆為常數，則 $(\pi v^2)$ 亦為常數。

核心觀念

1. 燃燒下限（Lower Flammable Limit, LFL）： 可燃性氣體或蒸氣與空氣均勻混合時，能引燃並維持火焰傳播之「最低體積濃度百分比（$\mathrm{vol\%}$）」。低於此濃度時，因可燃物不足（過稀），無法引燃。
2. 完全燃燒化學計量濃度（$C_{st}$）： 可燃物與空氣中氧氣恰好達到完全燃燒所需的化學計量體積濃度。設每莫耳可燃物完全燃燒需 $m$ 莫耳氧氣（$\mathrm{O_2}$），由於空氣中氧氣體積比約為 $21\%$（即每 $1\ \mathrm{mol}$ 氧氣伴隨約 $3.76\ \mathrm{mol}$ 氮氣，總空氣量為 $4.76\ \mathrm{mol}$），其化學計量濃度公式為： $C_{st} = \frac{1}{1 + 4.76 \times m} \times 100\%$
3. 瓊斯經驗公式（Jones' Rule）： 有機化合物的燃燒下限與化學計量濃度具有高度線性正相關，一般估算關係為： $LFL \approx 0.55 \times C_{st}$
4. 碳數與需氧量規律： 在同系物或結構相近的含碳有機物中，分子量愈大（碳氫數愈多），每莫耳可燃物完全燃燒所需的理論氧氣量（$m$）愈多，導致化學計量濃度（$C_{st}$）愈小，其燃燒下限（$LFL$）亦愈低。

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解題方法

步驟一：寫出各物質之完全燃燒化學反應式，計算理論需氧莫耳數（$m$）

假設取相同莫耳數（基準為 $1\ \mathrm{mol}$）之各物質進行完全燃燒：

1. 甲醇（$\mathrm{CH_3OH}$）： $\mathrm{CH_3OH} + \frac{3}{2}\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2O}$ 每莫耳甲醇完全燃燒需氧量：$m_1 = 1.5\ \mathrm{mol}$

2. 乙醇（$\mathrm{C_2H_5OH}$）： $\mathrm{C_2H_5OH} + 3\mathrm{O_2} \rightarrow 2\mathrm{CO_2} + 3\mathrm{H_2O}$ 每莫耳乙醇完全燃燒需氧量：$m_2 = 3.0\ \mathrm{mol}$

3. 乙醚（$\mathrm{(C_2H_5)_2O}$，即 $\mathrm{C_4H_{10}O}$）： $\mathrm{C_4H_{10}O} + 6\mathrm{O_2} \rightarrow 4\mathrm{CO_2} + 5\mathrm{H_2O}$ 每莫耳乙醚完全燃燒需氧量：$m_3 = 6.0\ \mathrm{mol}$

步驟二：比較完全燃燒所需理論氧氣量（$m$）

$m_{\text{乙醚}}\ (6.0) > m_{\text{乙醇}}\ (3.0) > m_{\text{甲醇}}\ (1.5)$

第 9 題 詳解｜物質燃燒形式——表面燃燒

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▌核心觀念

本題考察燃燒形式的分類，重點在於區分各種固體可燃物的燃燒機制。燃燒形式依可燃物是否先產生氣體（揮發分）再燃燒，可分為以下幾類：

燃燒形式	說明	典型物質
表面燃燒（Surface Combustion）	可燃物不蒸發、不分解出氣體，氧氣直接與固體表面接觸發生氧化反應，燃燒在固體表面進行，無火焰，僅產生熾熱灼燒（glowing）	木炭、焦炭、金屬粉末
蒸發燃燒（Evaporating Combustion）	可燃固體受熱後直接蒸發成氣態，再與氧氣混合燃燒，有明顯火焰	硫磺、石蠟、萘
分解燃燒（Decomposition Combustion）	可燃固體受熱後先熱分解，產生揮發性可燃氣體後再燃燒，有火焰	木材、煤、合成高分子（聚乙烯等）
自燃燃燒（Self-sustaining / Smoldering）	部分材料在特定條件下不需外部火源，依靠自身分解熱引燃；有時獨立分類	—
爆炸性燃燒	含有自身氧化劑，不需外部氧氣即可燃燒（氧化與燃燒幾乎同步）	硝化棉（硝化纖維素）

關鍵定義：表面燃燒的判斷依據——固體可燃物在燃燒過程中始終維持固態，不產生可燃性蒸氣或分解氣體，燃燒反應直接發生在固體表面，故無可見火焰（或僅有微弱光輝），呈現「熾燃（glowing combustion）」狀態。

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▌解題方法

切入點：逐一判斷各選項物質在燃燒時，固體表面是否直接與氧氣反應，還是先產生氣態中間產物再燃燒。

判斷流程如下：

$$\text{固體加熱} \rightarrow \begin{cases} \text{直接氧化，無氣態產物} & \Rightarrow \textbf{表面燃燒} \\ \text{先蒸發成氣態} & \Rightarrow \text{蒸發燃燒} \\ \text{先熱分解出可燃氣} & \Rightarrow \text{分解燃燒} \\ \text{含內部氧化劑，自行分解燃燒} & \Rightarrow \text{爆炸性燃燒} \end{cases}$$

木炭（charcoal）是木材經過乾餾（高溫隔氧加熱）後的產物，揮發分已幾乎完全去除，主要成分為碳（C）。燃燒時反應式為：

$\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 \quad \text{（或不完全燃燒：} 2\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}\text{）}$

碳不會在燃燒溫度下蒸發，亦不會熱分解出可燃氣體，氧氣直接在固體碳表面進行氧化反應，符合表面燃燒的定義，燃燒時只見熾熱紅光，無明顯火焰。

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▌選項分析

(A) 木炭 ✅ 正確——屬於表面燃燒

核心觀念 本題考查《火災學》中「固體可燃物（木材）之熱分解與發火過程」。

木材主要由纖維素、半纖維素與木質素組成，受熱時會經歷水分蒸發、熱分解、釋放可燃性氣體並引火發火等階段。在火災學學理中，木材熱分解過程有三個關鍵溫度節點：

1. 水分蒸發期（約 $100^\circ\text{C}$）：木材內部游離水分開始汽化蒸發，此階段主要為吸熱反應。
2. 危險溫度 / 引火分解溫度（約 $260^\circ\text{C}$）：木材受熱達到此溫度時，熱分解反應顯著加速，開始大量釋放出可燃性氣體（如一氧化碳 $CO$、甲烷 $CH_4$ 等）。此時若有外部火源（明火或火花）接近，極易被引火點燃，故稱 $260^\circ\text{C}$ 為木材之危險溫度。
3. 自然發火溫度 / 自燃點（約 $400^\circ\text{C} \sim 490^\circ\text{C}$）：在無外部火源條件下，僅靠受熱蓄熱即能引發自燃之最低溫度。

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解題方法 本題為經典的觀念與數據記憶型選擇題，切入點為區分木材熱分解各階段之關鍵溫度：

1. 審題鎖定題目關鍵字：「危險溫度」、「有外部火源便可將其點燃（引火）」。
2. 對照火災學權威教材（如陳弘毅教授《火災學》）之定義：

• 木材受熱達約 $260^\circ\text{C}$ 時分解速度急劇加快，產生可燃性氣體，遇火源即點燃，此溫度即稱為「危險溫度」。

3. 直接比對選項數據，即可選出正確答案 $260$。

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核心觀念

本題考查可燃性液體在火災學中的熱燃燒特性溫度定義，特別是「閃火點」、「燃燒點」、「發火點」與「沸點」之物理意義及區隔。

1. 閃火點（Flash Point）：可燃性液體加熱時，液面蒸發產生的蒸氣與空氣混合達到燃燒下限，接觸外部微小引火源時能**瞬間閃火（閃爍起火後即熄滅，無法維持連續燃燒）**之最低溫度。
2. 燃燒點（Burning Point / Fire Point，又稱著火點）：液體溫度進一步升高，蒸氣揮發速率加快，能持續提供燃燒所需之蒸氣量，接觸外部引火源引燃後，**能持續燃燒不熄（一般標準為能持續燃燒 5 秒以上）**之最低溫度。一般而言，液體的燃燒點約高於閃火點 $1^\circ\text{C} \sim 10^\circ\text{C}$。
3. 發火點（Ignition Point / Auto-ignition Temperature，自燃溫度）：物質在無外部引火源之條件下，僅靠受熱達到自行引發燃燒之最低溫度。
4. 沸點（Boiling Point）：液體之飽和蒸氣壓等於外在環境大氣壓力時之溫度，屬於物理相變化之指標。

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解題方法

解答此類燃燒溫度定義題，應鎖定題目敘述中的兩大核心要素：

1. 有無外部引火源：題幹敘述「引火後」，明確指出存在外加點火源，故立即排除不需要點火源的「發火點（自燃溫度）」。
2. 燃燒狀態是否持續：題幹敘述「蒸氣之發生速度增加……始能繼續不輟，此一能使燃燒持續之溫度」，明確區分了「瞬間閃燃即滅（閃火點）」與「能維持火焰連續燃燒（燃燒點）」。

由上述要素可知，滿足「有外部引火源」且「引燃後能持續燃燒不熄」之溫度，標準學術定義即為燃燒點（Burning point）。

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選項分析

• (A) 錯誤：沸點（boiling point） 沸點是指液體的飽和蒸氣壓上升至與外界環境大氣壓力相等時的溫度。

第 12 題 詳解

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核心觀念

本題考察燃料控制燃燒（Fuel-Controlled Combustion） 與通風控制燃燒（Ventilation-Controlled Combustion） 兩種燃燒模式的判定依據，以及影響兩者轉換的關鍵因子。

兩種燃燒模式定義：

燃燒模式	限制因子	特徵
燃料控制燃燒	可燃物供給量不足	氧氣充足，燃燒速率由燃料多寡決定
通風控制燃燒	開口部供氣量不足	可燃物充足，燃燒速率由空氣（氧氣）供給決定

判定用的核心比較公式：

實驗室中常用的計算通式，分別估算兩種燃燒模式下的最大熱釋放率（HRR, $\dot{Q}$），再加以比對：

$\dot{Q}_{fuel} = \chi \cdot \dot{m}_{fuel}'' \cdot A_f \cdot \Delta H_c$

$\dot{Q}_{vent} = 1500 \cdot A_o \sqrt{H_o}$

其中：

• $\dot{Q}_{fuel}$：燃料控制模式下的熱釋放率（kW）
• $\dot{Q}_{vent}$：通風控制模式下的熱釋放率（kW）
• $\chi$：燃燒效率係數
• $\dot{m}_{fuel}''$：燃料單位面積質量燃燒速率（kg/m²·s）
• $A_f$：可燃物（燃料）表面積（m²）
• $\Delta H_c$：燃燒熱（kJ/kg）
• $A_o$：開口部面積（m²）
• $H_o$：開口部高度（m）
• 係數 1500 由空氣密度、重力加速度等物理常數導出（見下方推導）

判斷邏輯：

$\begin{cases} \dot{Q}_{fuel} < \dot{Q}_{vent} & \Rightarrow \text{燃料控制燃燒} \\ \dot{Q}_{fuel} > \dot{Q}_{vent} & \Rightarrow \text{通風控制燃燒} \end{cases}$

亦即：當燃料端的熱釋放潛力超過通風端所能支撐的上限時，燃燒模式由燃料控制轉為通風控制。

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解題方法

切入點：從哪個公式含有題目所列的四個因子？

本題要找的是「數值越大，越容易使燃料控制→通風控制」的因子。

轉換條件等同於：

$\dot{Q}_{fuel} \uparrow \quad \text{或} \quad \dot{Q}_{vent} \downarrow$

只要使 $\dot{Q}_{fuel}$ 增大（或 $\dot{Q}_{vent}$ 減小），就更容易讓燃燒從燃料端「超出」通風端的供給能力，從而轉為通風控制。

逐因子分析：

（1）通風孔流量公式的推導（含選項A、B、C出處）

$\dot{Q}_{vent}$ 的係數 1500 來自以下推導。通風口空氣質量流率（Bernoulli + 浮力驅動）：

$\dot{m}_{air} = C_d \cdot A_o \cdot \sqrt{\frac{2\rho_{air} \cdot g \cdot H_o}{3}} \cdot \rho_{air}$

簡化整理為：

$\dot{m}_{air} \approx 0.5 \cdot A_o \sqrt{H_o} \quad (\text{kg/s})$

其中 $0.5$ 這個係數本身即包含了重力加速度 $g$、空氣密度 $\rho_{air}$、流量係數 $C_d$ 等物理常數的組合：

$\text{係數} \propto C_d \cdot \rho_{air} \cdot \sqrt{g}$

再乘以空氣中可支援燃燒的熱值（每公斤空氣約可釋放 3,000 kJ），即得：

$\dot{Q}_{vent} = 0.5 \times 3000 \times A_o \sqrt{H_o} = 1500 \cdot A_o \sqrt{H_o}$

由此可見，$g$（重力加速度）、$A_o$（開口部面積）、$\rho_{air}$（空氣密度）均出現在 $\dot{Q}_{vent}$ 公式中，且為正相關。

（2）$A_f$（可燃物表面積）出現在哪？

$\dot{Q}_{fuel} = \chi \cdot \dot{m}_{fuel}'' \cdot A_f \cdot \Delta H_c$

$A_f$ 出現在燃料端公式，與 $\dot{Q}_{fuel}$ 正相關。

（3）結論推導：

核心觀念

本題考查室內火災動態發展過程中的現象，重點在於**閃燃（Flashover）**的學理定義與發生機制。

室內火災在成長期（Growth Stage）發展時，可燃物受熱分解產生大量的可燃性氣體與熱煙霧，因浮力作用向上升騰並蓄積於天花板下方，形成高溫煙層（Canopy Layer / Ceiling Jet）。當天花板下方蓄積的可燃性氣體與空氣混合達到燃燒下限（Lower Explosive Limit, LEL），且煙層產生的下向熱輻射達到臨界熱通量（約 $20 \text{ kW/m}^2$，此時煙層溫度約 $500^\circ\text{C} \sim 600^\circ\text{C}$）時，天花板附近的氣體會瞬間引燃，並強烈輻射加熱室內所有露出的可燃物表面，導致全室可燃物幾乎同時著火，使火災瞬間由「燃料控制火災（Fuel-controlled fire）」轉變為「通風控制火災（Ventilation-controlled fire）」，此種全室瞬間變為火海的現象即為閃燃。

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解題方法

本題採用關鍵特徵定義比對法：

1. 解析題幹特徵：

• 時機：「火勢逐漸擴大過程中」（相當於火災發展之成長期）。
• 機制：「可燃性氣體蓄積於天花板附近」且「與空氣混合達到燃燒範圍」。
• 結果：「一舉引火形成巨大火苗，使室內頓時成為火海」。

2. 對應學理名詞：

• 上述過程完整符合台灣國家考試火災學標準教材對 Flashover（閃燃） 之定義。

3. 排除非目標現象：

• 缺氧通風受限時突入空氣所致之爆發引燃為複燃。
• 因建築物內外溫差與浮力驅動的氣體垂直傳播為煙囪效應。

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選項分析

核心觀念

本題測驗「建築物火災開口噴出火焰（Window Plume）與向上延燒危險性」之物理機制，其核心學理源自日本建築火災研究權威橫井（Yokoi）教授之開口噴出火焰理論，並涉及以下關鍵觀念：

1. 空氣捲吸效應（Air Entrainment）： 火焰由開口噴出後，周圍新鮮冷空氣的混入量（捲吸量）決定了火焰溫度的衰減速度與火羽（Plume）向上浮升時的冷卻程度。
2. 附壁效應（Coanda Effect）： 噴出開口的火焰與外牆之間容易因氣流被阻擋而形成局部負壓區，促使火焰貼附於建築物外牆向上攀升。
3. 開口幾何形狀（寬高比 $W/H$）： 在相同開口面積 $A$（$A = W \times H$，其中 $W$ 為寬度、$H$ 為高度）的條件下，開口寬度與高度之比例將顯著改變噴出火焰的形態、貼壁特性與對上層樓層的熱衝擊範圍。

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解題方法

分析開口形狀對「上層延燒危險性」的影響，需從「火焰溫度降幅」、「貼壁攀升程度」及「上層受熱截面」三項物理機制切入：

1. 冷空氣捲吸與稀釋冷卻程度：

• 當窗戶為「橫長型」（高度小於寬度，$H < W$）時，開口在水平方向展開，火焰背面為實體外牆，側向空氣僅能由極為有限的兩側邊界捲入，無法有效滲入火羽中央。此時周圍冷空氣的捲吸量大幅受限，噴出火焰無法獲得有效稀釋與降溫，維持極高溫度的火舌將直接向上竄升。
• 反之，若窗戶為「縱長型」（高度大於寬度，$H > W$），開口兩側邊界周長相對較大，冷空氣極易由兩側大量捲入火羽中，產生顯著的冷卻與稀釋作用，使垂直上升的火焰溫度迅速下降。

2. 外壁附壁現象（貼壁燃燒）： 橫井實驗指出，開口寬高比越大（橫長型），火焰背面負壓區越難由周圍空氣填補，導致火焰與外牆之間的附壁現象更加劇烈。火焰幾乎完全「貼壁向上黏附」，直接烘烤上層外牆與上方窗戶。

3. 上方樓層開口之受熱面積： 橫長型窗戶噴出的火焰呈現大面積的「火幕（Flame Sheet）」，向上波及的水平寬度極廣，極易同時吞沒上方同一開間的窗戶，引燃上方窗簾或破壞窗玻璃；縱長型窗戶噴出的火焰則較集中於單一窄窄的垂直柱狀，波及寬度相對狹窄。

民國 115 年一般警察特考（四等・消防警察人員類別）《火災學概要》第 15 題 詳解

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▌核心觀念

本題考察對流熱傳（Convective Heat Transfer）的基本計算，核心依據是牛頓冷卻定律（Newton's Law of Cooling）：

$q_{\text{conv}} = h \cdot (T_s - T_{\infty})$

各符號定義如下：

符號	意義	單位
$q_{\text{conv}}$	對流熱通量（熱流密度）	$\mathrm{W/m^2}$
$h$	對流熱傳係數（對流係數）	$\mathrm{W/(m^2 \cdot K)}$
$T_s$	高溫端溫度（本題為火焰溫度）	$\mathrm{K}$ 或 $\mathrm{^\circ C}$
$T_{\infty}$	低溫端溫度（本題為牆壁溫度）	$\mathrm{K}$ 或 $\mathrm{^\circ C}$

關鍵提醒：公式中的 $(T_s - T_{\infty})$ 是溫度差。由於攝氏度與克耳文的刻度間距相同（$\Delta T$ 數值不變），代入時直接使用攝氏溫度差即可，不必換算成絕對溫標。輻射熱傳才需要使用絕對溫標（K 的四次方），此為二者最常混淆之處。

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▌解題方法

讀題整理已知條件：

$T_{\text{flame}} = 820\,^\circ\mathrm{C}, \quad T_{\text{wall}} = 20\,^\circ\mathrm{C}, \quad h = 5\,\mathrm{W/(m^2 \cdot K)}$

代入牛頓冷卻定律：

$q_{\text{conv}} = h \cdot (T_{\text{flame}} - T_{\text{wall}})$

$q_{\text{conv}} = 5\,\mathrm{W/(m^2 \cdot K)} \times (820 - 20)\,\mathrm{K}$

$q_{\text{conv}} = 5 \times 800$

$\boxed{q_{\text{conv}} = 4000\,\mathrm{W/m^2}}$

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▌選項分析

(A) 4000 ✅ 正確答案

如上推導，$h \times \Delta T = 5 \times 800 = 4000\,\mathrm{W/m^2}$，完全吻合牛頓冷卻定律的正確計算流程。

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(B) 4200 ✗ 錯誤

此選項對應的溫差為：

核心觀念

本題考查電氣火災中「電線過負荷（Overload）」的物理發熱機制與引燃過程。

電氣火災的主要原因包含短路、過負荷、接觸不良（局部過熱）、漏電及積碳現象（Tracking）等。其中「過負荷」是指電路上連接過多用電設備，導致通過導體的電流超過其「安全載流量（Ampacity）」。

過負荷發熱遵循焦耳定律（Joule's Law）： $H = I^2 R t$ 或以發熱功率表示： $P = I^2 R$

• $H$：導體產生的熱量（焦耳，$\text{J}$）
• $P$：發熱功率（瓦特，$\text{W}$）
• $I$：通過導體的電流（安培，$\text{A}$）
• $R$：導體本身的電阻（歐姆，$\Omega$）
• $t$：通電時間（秒，$\text{s}$）

當電流 $I$ 超出額定值時，發熱量與電流平方 $I^2$ 成正比大幅增加。若發熱速率大於環境散熱速率，熱量會在導體內蓄積，使導體溫度劇烈升高，最終導致外圍包覆的絕緣層（如 PVC 被覆材）發生熱分解、焦化，並引燃絕緣層或周圍可燃物。

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解題方法

本題應從「電工原理」與「熱傳導機制」切入分析：

1. 鎖定物理量關係：過負荷的核心特徵在於迴路電流 $I$ 異常過大。
2. 推導發熱過程：根據焦耳定律 $P = I^2 R$，導體電阻 $R$ 為定值，發熱功率 $P$ 隨電流 $I$ 的平方呈暴增趨勢。

核心觀念

本題考查家用瓦斯鋼瓶所裝燃料的種類與主要成分。

一般家庭使用的瓦斯鋼瓶，內裝的是液化石油氣（Liquefied Petroleum Gas, LPG），主要成分為碳氫化合物中的丙烷與丁烷，其中以家用燃料而言，通常以丁烷為主要成分。

丁烷的分子式為：

$\mathrm{C_4H_{10}}$

液化石油氣在常溫下加壓即可液化，因此以液態儲存在鋼瓶內；使用時減壓汽化，再與空氣混合燃燒。

解題方法

判斷本題可先區分「液化石油氣」與「天然氣」：

• 家用瓦斯鋼瓶：屬於液化石油氣，主要成分為丙烷、丁烷，家用通常以丁烷為主。
• 天然氣：主要成分為甲烷，通常經管線供氣，不是一般鋼瓶瓦斯的主要內容物。

因此，從「家用瓦斯鋼瓶」及「最主要成分」兩個關鍵詞判斷，應選丁烷。

選項分析

(A) 甲烷

核心觀念

本題測驗室內火災兩大關鍵極端火性發展——**閃燃（Flashover）與複燃（Backdraft，亦稱回燃）**之物理化學本質、發生機制、觸發條件及火災發展分期比較。

1. 閃燃（Flashover）：

• 定義：在通風適度的室內火災中，火勢由局部燃燒快速轉變為「室內所有可燃物表面瞬間全面起火」的過渡現象。
• 主因：熱（上層熱煙層溫度達 $500\sim 600^\circ\text{C}$，地面熱輻射通量達到約 $20\text{ kW/m}^2$ 時誘發）。
• 燃燒控制型態：由「燃料控制燃燒」轉變為「通風控制燃燒」的過渡階段（發生於成長期邁向最盛期的交界點）。
• 發生頻率：只要通風正常且可燃物充足，一般室內火災極常發生。

2. 複燃（Backdraft）：

• 定義：在通風受限（氧氣極度不足，通常低於 $10\sim 15\%$）的密閉空間中，積聚大量未完全燃燒之高溫可燃性氣體（如 $\text{CO}$ 等熱分解產物），當突然開啟開口引入新鮮空氣時，瞬間誘發的爆發性燃燒（爆燃，Deflagration），常伴隨高壓衝擊波與向外噴射的火球。
• 主因：**空氣（氧氣）**之突入。
• 發生分期：發生在通風受限的「成長期」（早期悶燒）或「衰退期」（氧氣耗盡後悶燒）。
• 發生頻率：必須同時滿足「極度密閉缺氧」、「高溫殘存火種」與「可燃氣體濃度在燃燒範圍內」等嚴苛條件，因此在火場中相對較少發生。

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解題方法

以兩者之「主導因子（熱 vs. 空氣）」與「成立前提（通風良好/普遍 vs. 封閉缺氧/特殊）」切入比對：

1. 成立條件：閃燃普遍發生於一般室內火災進程；

第 19 題 詳解

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核心觀念

本題考查爆炸的分類，特別是依據「燃燒速度（或火焰傳播速度）」來區分**爆轟（Detonation）與爆燃（Deflagration）**兩種截然不同的爆炸模式。

關鍵定義如下：

名稱	英文	火焰傳播速度	傳播機制
爆燃	Deflagration	數十～數百 m/s（低於音速，即 $< 340\,\mathrm{m/s}$）	熱傳導、分子擴散
爆轟	Detonation	數百～數千 m/s（超過音速，即 $> 340\,\mathrm{m/s}$）	超音速衝擊波耦合化學反應

判斷本題的核心標準只有一個：燃燒速度是否超越音速（約 $340\,\mathrm{m/s}$）。

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解題方法

切入點：以燃燒速度與音速比較，直接判斷爆炸類型。

題目給定乙炔（$\mathrm{C_2H_2}$）的燃燒速度為：

$v = 2416\,\mathrm{m/s}$

空氣中音速約為：

$v_{\text{sound}} \approx 340\,\mathrm{m/s}\ (\text{常溫常壓})$

計算馬赫數（Mach Number）：

$Ma = \frac{v}{v_{\text{sound}}} = \frac{2416}{340} \approx 7.1$

$Ma \gg 1$，即燃燒速度遠超音速，符合**爆轟（Detonation）**的定義。

爆轟的物理本質是：爆炸衝擊波與化學反應區緊密耦合、相互維持，衝擊波壓縮前方未燃混合氣至自燃溫度，使反應在超音速下自持傳播。乙炔因其爆炸範圍極寬（$2.5\%\sim100\%$）、爆轟敏感性高，是工業上最容易發生爆轟的氣體之一。

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選項分析

(A) 爆轟（detonation）——✅ 正確答案

燃燒速度 $2416\,\mathrm{m/s}$ 遠超音速，且落在爆轟的典型速度範圍（$1500\sim3000\,\mathrm{m/s}$）之內，判定為爆轟。

核心觀念 本題考查火災學中油槽火災特殊現象與燃燒爆炸現象之機理。 沸溢（boilover）為重質油品（如原油、重油）儲槽發生火災時之特有危險現象。其發生的三大必要條件為：

1. 含有寬沸點範圍之重質油品，燃燒時易形成高溫熱波（heat wave）。
2. 油品黏度高，能包覆高溫水蒸氣。
3. 槽底存有水分（如底水、乳化水或雨水滲入）。

解題方法 從物理與化學過程的觸發機制切入判斷：

• 物理相變化（水分汽化）：熱波傳遞至槽底水層時，水受熱（溫度高於 $100^\circ\text{C}$）急劇汽化膨脹約 1700 倍，體積劇烈膨脹帶動上層黏性熱油噴濺溢出槽外。此現象必須依賴「水分」存在才會發生。
• 其他現象觸發源：閃燃由熱輻射累積驅動；複燃由缺氧環境突入氧氣驅動；分解爆炸由化合物分子化學鍵分解釋熱驅動，均與物質是否含水無關。

選項分析

• (A) 閃燃（flashover）：錯誤。閃燃係指建築物室內火災由成長期轉入最盛期之關鍵轉折現象。天花板下累積高溫可燃性氣體層，對室內曝露之可燃物進行熱輻射（當天花板溫度達 $500^\circ\text{C} \sim 600^\circ\text{C}$ 或熱輻射強度達約 $20\,\text{kW/m}^2$ 時），使室內所有可燃物表面瞬間同時起火燃燒。其主因係熱輻射能量累積與空間蓄熱，與水分無關（可燃物含水量高反而會延緩閃燃發生的時間）。
• (B) 複燃（backdraft）：錯誤。複燃（爆燃）發生於通風受限（缺氧）之密閉空間火災。室內積聚大量未燃燒之高溫可燃性氣體與煙霧，當開口突然開啟或門窗破裂使新鮮空氣（氧氣）迅速湧入時，可燃氣體與氧氣混合達到爆炸範圍，瞬間引發劇烈燃燒與爆炸。其主因係「缺氧狀態下突然補充氧氣」，與水分無關。

核心觀念

本題考查建築物煙控系統的設計目的、功能與基本構成。煙控系統主要是藉由控制煙氣流動、蓄積及排出，降低煙層下降速度，維持避難通道及安全區域的可用性，並兼顧消防人員進入火場及救援工作的安全。

以命題當年（民國115年）法規為準，建築物防火、避難及消防安全相關規範的基本精神，均要求煙控設計同時考量：

1. 建築物內人員的避難安全。
2. 非起火區域的防煙與遮煙。
3. 消防人員進行滅火、搜救及救援時的安全。
4. 蓄煙、排煙、加壓防煙等系統的整合運作。

煙控系統常見的設計方式包括蓄煙系統、排煙系統及加壓防煙系統，其核心在於控制煙氣，而非單純將煙氣排出室外。

解題方法

本題屬於「敘述正誤判斷題」，解題重點是先掌握煙控系統的基本目的，再逐一比對各選項：

• 凡是有助於延緩煙層下降、爭取避難時間的敘述，通常正確。
• 凡是防止煙氣擴散至非起火區域的敘述，屬於遮煙或防煙功能，正確。
• 凡是涉及蓄煙、排煙等煙氣控制方式的敘述，屬於煙控系統範圍，正確。
• 若主張煙控設計「不必」考量消防救援安全，則違反煙控系統兼顧消防救援的基本原則，應判定為錯誤。

選項分析

(A) 目的在延緩煙層下降，增加人員避難時間

正確。

火災產生的煙氣具有高溫、毒性及遮蔽視線等危害。煙控系統透過蓄煙、排煙、加壓或控制煙氣流向，使煙層維持在較高位置，延緩煙層下降至人員呼吸高度。

如此可延長人員的可避難時間，並改善避難通道內的能見度與空氣品質。因此，延緩煙層下降、爭取人員避難時間，是煙控系統的重要目的。

(B) 遮煙為防止火場濃煙流入非起火空間

正確。

遮煙的重點在於限制煙氣由起火區域向非起火區域擴散，例如：

核心觀念

本題考「可燃性氣體的爆炸界限（explosive limits）與壓力的關係」。

可燃性氣體與空氣混合時，只有在特定濃度範圍內，遇到點火源才會燃燒或爆炸：

• 爆炸下限（LEL）：可燃性氣體的最低爆炸濃度。
• 爆炸上限（UEL）：可燃性氣體的最高爆炸濃度。
• 爆炸界限範圍：

$$\text{爆炸界限範圍}=\text{UEL}-\text{LEL}$$

一般而言，可燃性碳氫氣體加壓後，爆炸界限會擴大；但一氧化碳具有特殊性，加壓後爆炸界限範圍反而會縮小。

本題以命題當年（民國 115 年）火災學相關規範與通常採用的燃燒理論為準，並無須適用特定法條。

解題方法

判斷各氣體在加壓後爆炸界限的變化：

1. 碳氫類可燃性氣體，例如甲烷、乙烷、乙烯，加壓後通常會使可燃範圍擴大。
2. 一氧化碳不屬於碳氫化合物，其燃燒反應受壓力影響的特性不同。
3. 一氧化碳加壓後，爆炸下限上升、爆炸上限下降，使得：

$$\text{UEL}-\text{LEL}$$

核心觀念

粉塵爆炸是指可燃性固體微粒懸浮於空氣中，達到一定濃度後，受火源引燃而快速燃燒並產生壓力上升的現象。其主要影響因素包括：

• 粉塵粒徑與比表面積
• 粉塵濃度
• 粉塵含水率與氧化程度
• 點火能量及發火溫度
• 空氣中氧氣濃度
• 是否與可燃性氣體形成混合物
• 是否加入惰性物質進行稀釋或抑制

粉塵粒徑愈小，比表面積愈大，與氧氣接觸面積愈廣，通常愈容易被引燃，爆炸反應也愈猛烈。

解題方法

本題採逐項判斷法，掌握三項基本原則即可：

1. 粒徑愈小，比表面積愈大，通常愈容易引燃。
2. 粉塵若已發生氧化或劣化，通常可燃成分已被消耗，反應性降低。
3. 可燃性氣體與粉塵共存時，會形成混合型爆炸環境，通常使爆炸危險增加。
4. 加入適量惰性粉體，可降低可燃粉塵濃度、吸收熱量並阻隔火焰傳播。

因此，逐一分析各選項即可判定正確答案。

選項分析

(A) 粒徑愈大，發火溫度愈低

錯誤。

粉塵粒徑愈小，比表面積愈大，單位質量粉塵與空氣接觸的面積愈大，熱傳遞及氧化反應愈迅速，因此通常具有較低的發火溫度及較小的最小發火能量。

粒徑較大的粉塵，比表面積較小，受熱後反應速度較慢，通常需要較高的溫度或較大的能量才容易引燃。

因此，題述「粒徑愈大，發火溫度愈低」與一般粉塵爆炸特性相反。

(B) 粉塵已產生氧化者，其反應性較大

錯誤。

粉塵產生氧化，表示部分可燃物質已經與氧反應，粉塵本身的可燃成分及可供燃燒的能量有所消耗，通常會使其反應性、發熱量及爆炸危險性降低。

核心觀念

本題考查不飽和油脂的自然發火危險性，以及碘價（Iodine value）與油脂不飽和程度之關係。

碘價是指每 $100\text{ g}$ 油脂所能吸收的碘之克數，通常用來表示油脂分子中碳碳雙鍵的多寡：

$$\text{碘價}=\frac{\text{油脂吸收之碘的重量}}{\text{油脂重量}}\times 100$$

油脂中的碳碳雙鍵越多，不飽和程度越高，碘價也越大。不飽和油脂與空氣接觸時，容易發生氧化反應，產生過氧化物及熱量；當油脂堆積、通風不良，且產熱速率大於散熱速率時，溫度持續升高，可能引起自然發火。

依《火災學概要》常用判斷標準，碘價超過 $130$ 的油脂，通常可視為具有自然發火危險。

解題方法

本題直接依油脂自然發火的碘價判定基準作答：

$$\text{碘價}>130 \quad\Longrightarrow\quad \text{具有自然發火危險}$$

因此，危險判定值為 $130$，選擇包含 $130$ 的選項。

選項分析

核心觀念

本題考查「可燃性氣體混合物燃燒下限」的計算。混合氣體的燃燒下限可依各成分在混合氣體中的體積比例，以及各成分個別燃燒下限，代入公式：

$$L_m=\frac{100}{\frac{V_1}{L_1}+\frac{V_2}{L_2}+\frac{V_3}{L_3}}$$

其中：

• $L_m$：混合氣體的燃燒下限
• $V_i$：各氣體在混合物中的體積百分比
• $L_i$：各氣體個別的燃燒下限

解題方法

三種氣體以 $1:2:1$ 混合，總比例為：

$$1+2+1=4$$

因此各成分的體積百分比分別為：

• 氫氣：$\frac{1}{4}\times100\%=25\%$
• 一氧化碳：$\frac{2}{4}\times100\%=50\%$
• 甲烷：$\frac{1}{4}\times100\%=25\%$

已知：

$$L_{\text{氫}}=5\%,\qquad L_{\text{一氧化碳}}=15\%,\qquad L_{\text{甲烷}}=5\%$$

代入公式：

$$L_m=\frac{100}{\frac{25}{5}+\frac{50}{15}+\frac{25}{5}}$$

計算分母：

$$\frac{25}{5}+\frac{50}{15}+\frac{25}{5} =5+\frac{10}{3}+5 =\frac{40}{3}$$