115 警察特考三等 消防警察人員類別 火災學與消防化學 考古題詳解

核心觀念

本題考查高層建築火災中「火勢如何向上及向外延燒」、「煙如何沿建築空間流動」，以及這些現象如何危害避難人員。作答時應分成火勢延燒、煙流危害、人員避難風險三部分，並說明三者彼此關聯。

高層建築的垂直管道、樓梯間、電梯井及管線穿越處，可能形成煙火向上竄升的通道。建築物高度愈高，火災時室內外溫差、風力及通風狀況對煙流與火勢的影響也愈顯著。題目未涉及特定法條或計算，重點在火災與避難的基本原理。

解題方法

依「火勢發展與延燒 → 煙流危害 → 避難風險」順序作答。描述各種延燒與煙流途徑後，再指出它們如何縮短可避難時間、阻斷避難路線及增加救援困難。

一、火勢發展與延燒

1. 起火樓層的火勢成長 火災初期，火焰及高溫煙氣會加熱室內可燃物與周圍構件。通風充足時，燃燒可能迅速發展；當室內多數可燃物受熱並大量放出可燃性熱分解氣體時，可能發生閃燃，使火勢由局部燃燒轉為室內全面燃燒。若建築物的防火區劃、門窗或管線貫穿處失效，火勢便可能越過原有區劃。

2. 沿垂直開口向上延燒 火焰與高溫煙氣進入樓梯間、電梯井、管道間及其他垂直開口後，受浮力作用上升，將熱量與燃燒產物帶往上層。若防火門未關閉、管道間封堵不完整，垂直開口便可能成為跨樓層延燒的通道。

3. 沿外牆向上延燒 室內火焰可能由破裂或開啟的窗戶噴出，沿外牆上竄並加熱上層窗戶及外牆材料，造成上層起火。外牆可燃材料、窗間防火構造不足，會提高垂直延燒的風險。

4. 受風與通風條件影響 風力可能使火焰偏移、助長燃燒，並把火勢推向外牆或其他開口。門窗開啟與破損則會改變進氣、排煙及室內壓力條件，可能使燃燒加劇或使火煙改變流動方向。

二、煙流危害

1. 浮力與煙囪效應 火災煙氣溫度高、密度較低，會向上流動。建築物的樓梯間、電梯井及管道間若形成連續通道，便容易發生煙囪效應，使煙氣快速向高樓層擴散。此時煙害可能先於火焰抵達遠離起火點的樓層。

2. 沿水平空間擴散 煙氣可由起火室流入走廊，再經未關閉的防火門、電梯廳或其他開口進入相鄰空間。空調與排煙系統若未適當控制，也可能將煙氣帶往其他樓層或區域。

核心觀念

本題考查磷化鈣的禁水性、遇水產生可燃且有毒氣體的反應特性，以及與其他類危險物品混合載運時可能發生的相容性危害。磷化鈣的化學式為 $\mathrm{Ca_3P_2}$；遇水會生成氫氧化鈣與磷化氫，磷化氫遇空氣容易自燃。

本題未要求特定載運法規條文，重點在危險物品混載時的化學危害判斷。涉及法規部分，以命題當年（民國 115 年）法規為準。

解題方法

先依反應物與產物寫出反應式，再用原子數平衡係數。磷化鈣中的鈣與磷分別形成 $\mathrm{Ca(OH)_2}$ 與 $\mathrm{PH_3}$，反應式為：

方程式兩側鈣、磷、氧、氫原子數相同。生成的磷化氫具有毒性與可燃性，接觸空氣容易自燃，因此反應同時帶來中毒、燃燒及火勢擴大的危險。

與其他類危險物品混合載運的危險性

磷化鈣必須保持乾燥，混載時若其他貨物滲漏、破損，或包裝受潮，使磷化鈣接觸水分，即會放出磷化氫。磷化氫可能在空氣中自燃，進而引燃周邊可燃物或其他危險物品。

核心觀念

混合可燃氣體的燃燒下限與上限，可用勒沙特列混合法則（Le Chatelier’s rule）估算。若各成分在混合燃料中的體積分率為 $y_i$，各自的燃燒界限為 $L_i$，則混合氣體的界限為：

下限與上限分別代入各成分的燃燒下限、燃燒上限。氣體體積分率可視為莫耳分率。本題按常用數值取丙烷燃燒範圍為 $2.1\%\sim9.5\%$，丁烷為 $1.9\%\sim8.5\%$。

解題方法

丙烷與丁烷在混合燃料中的分率分別為 $0.70$、$0.30$。

燃燒下限：

燃燒上限：

核心觀念

本題考查乾粉滅火藥劑的成分分類、熱分解反應及滅火作用。乾粉噴入火焰後，主要透過以下作用共同滅火：

• 抑制燃燒連鎖反應：乾粉微粒及其分解產物干擾火焰中的自由基反應，使燃燒反應中斷。
• 窒息與稀釋：藥劑受熱分解產生二氧化碳、水蒸氣等，降低火焰周圍氧氣濃度；粉末也能覆蓋燃燒面，減少可燃物與空氣接觸。
• 冷卻：藥劑吸收熱量，分解反應也會消耗熱能。
• 隔絕可燃物：第三種乾粉受熱形成的磷酸類物質，可在固體可燃物表面形成覆蓋層，抑制熱解與復燃。

解題方法

先依序記住四種乾粉的主要成分，再將第一、第二種視為「碳酸氫鹽受熱分解」，寫出配平反應式；最後依成分特性說明滅火作用。四種乾粉的成分順序為：

四種乾粉之主要成分與滅火原理

第一種乾粉：碳酸氫鈉乾粉

主要成分為碳酸氫鈉，化學式為 $\mathrm{NaHCO_3}$，俗稱普通乾粉或 BC 乾粉。

受熱時，碳酸氫鈉分解，產生二氧化碳、水蒸氣及碳酸鈉。二氧化碳與水蒸氣可稀釋火焰周圍的氧氣；分解吸熱有冷卻作用；乾粉及其分解產物也能抑制燃燒連鎖反應。第一種乾粉主要用於 B 類、C 類火災。

反應式為：

第二種乾粉：碳酸氫鉀乾粉

主要成分為碳酸氫鉀，化學式為 $\mathrm{KHCO_3}$，俗稱紫焰乾粉或 KBC 乾粉。其滅火作用與第一種乾粉相近，並能有效抑制火焰中的連鎖反應，主要用於 B 類、C 類火災。

反應式為：