111 警察特考三等 消防警察人員 火災學與消防化學 考古題詳解

核心觀念

本題考查燃燒四要素與對應的滅火原理，以及氫氣在氯氣中燃燒時的鏈鎖反應。燃燒須有可燃物、助燃物、熱能及連鎖反應；滅火的基本原則是破壞其中任一要素，使燃燒無法持續。

解題方法：燃燒要素與滅火方式

氫氣在氯氣中燃燒的連鎖反應

氫氣與氯氣反應生成氯化氫，整體反應為：

其鏈鎖反應可分為起始、鏈傳播與終止：

1. 起始反應（自由基生成）

光或熱使氯分子均裂，形成氯自由基：

2. 鏈傳播反應

氯自由基先與氫分子反應，產生氯化氫及氫自由基：

核心觀念

第一小題考煙霧的質量光學密度與能見度。煙霧的消光係數可由質量光學密度乘上煙塵質量濃度求得；對發光型標示燈，能見度常用關係式為 $S=3/K$，其中 $K$ 為消光係數。

第二小題要計算煙層底部下降時間，須知道煙氣進入煙層的質量流率或體積流率，才能以質量守恆求時間。題目所給火災面積、火場溫度及室內空氣密度，尚不足以決定該流率；仍需熱釋放率或可據以求得熱釋放率的條件。

解題方法

房間體積為：

燃燒 $500\ \mathrm{g}$ 乳膠坐墊後，煙塵質量濃度為：

煙霧消光係數為：

發光型出口標示燈的能見度：

因此，依題目給定煙霧質量光學密度及發光型標示燈關係式，能見度約為 $8.9\ \mathrm{m}$。

第二小題中，房間樓地板面積為 $13\times10=130\ \mathrm{m^2}$。煙層底部由天花板下降至離樓地板 $1.5\ \mathrm{m}$，煙層高度為：

核心觀念

自然發火是可燃物暴露於空氣後，因氧化等化學反應放熱；當熱量累積使物質溫度升至燃點，且放熱速率持續大於散熱速率時，便會自行起火。這題的重點是掌握兩項條件：能持續產熱與熱量不易散失。

自然發火常見於煤、乾草、油布、含油棉紗及某些金屬粉末等物質。判斷其危險性時，應同時考量物質本身的反應性、堆置與環境條件。

解題方法：影響自然發火的因素

可依「物質特性、堆置狀態、環境條件」三方面整理：

1. 物質的化學性質與反應性 易與氧氣、水分或其他物質反應，且反應放熱量大的物質，較容易累積熱量而自然發火。例如不飽和油脂容易氧化；黃磷可在空氣中氧化；某些金屬粉末接觸空氣或水分也可能快速反應。

2. 物質的表面積與分散程度 粉末、纖維或碎屑的表面積較大，與空氣接觸面增加，氧化反應較快，產熱也較多。粒徑越細、物質越蓬鬆分散，通常越需注意自然發火風險。

3. 堆積量、堆積密度與形狀 堆積量大、堆積緊密或形成厚層時，內部產生的熱不易傳至外界；堆得過於鬆散時，則可能有較多空氣進入、促進氧化。實際危險程度取決於供氧與散熱的平衡，並非單看堆積疏密即可判定。

4. 散熱條件 導熱性差、堆置空間封閉、通風不良或周圍保溫性強，都會使反應熱留在物質內部。散熱越差，溫度越容易逐步上升，增加自然發火機會。

5. 環境溫度與外來熱源 環境溫度越高，物質越接近起火溫度；日照、設備熱表面或其他熱源也會加速升溫。溫度升高通常會使氧化反應加快，進一步增加產熱。

核心觀念

本題考查二硫化碳（$CS_2$）的公共危險物品分類、可燃蒸氣爆炸特性、完全燃燒反應式，以及液體火災的滅火原則。

以命題當年（民國 111 年）法規為準：二硫化碳屬於《消防法》所稱第四類公共危險物品（易燃液體）中的特殊易燃物。現行法規已修正第四類公共危險物品的分類名稱及範圍；本題分類仍依命題當年規定作答。

解題方法

先由其物性辨認分類，再從「液體蒸發形成可燃蒸氣、蒸氣與空氣混合後遇火源燃燒」說明危險性，最後列出完全燃燒反應式及適用的滅火方式。

作答要點

一、常溫爆炸界限

二硫化碳蒸氣在空氣中的爆炸界限約為 1.3%～50%（體積百分比）。上下限範圍很寬，且下限低，表示少量蒸氣與空氣混合即可能形成可燃、爆炸性氣體。

二、危險性

1. 二硫化碳揮發性高，蒸氣容易與空氣混合並形成爆炸性氣體；遇焊接火花、明火或高溫表面，可能迅速燃燒或爆炸。
2. 其蒸氣比空氣重，容易沿地面或低處擴散，並在遠處遇火源回燃。
3. 二硫化碳易燃且具毒性；火災時除燃燒危害外，亦須防範蒸氣及燃燒產物造成的暴露危害。