●申論題常見四大題型(占 50 分)
近年申論題的重複率極高,幾乎圍繞在(現象對比、起火機轉與核心公式定義)上。
•閃燃與回燃的對比題(不退流行超級大熱門)
○考法:要求考生詳述閃燃(Flashover)與回燃(Backdraft)的定義、發生階段、前兆特徵及兩者的根本差異。
○經典考題:
試詳述室內建築物火災中閃燃與回燃之定義。並請從火災發展階段、引發主因(熱量或氧氣)、發生前兆三個面向列表比較兩者之異同。
○破題關鍵:
1. 閃燃:成長期轉最盛期;熱輻射累積主導(臨界條件:天花板 500-600°C、地板熱通量 20 kW/m²);前兆為滾燃(Rollover)。
2. 回燃:衰退期;氧氣(通風受限)主導;前兆為開口部吸吐黃白色煙、門窗高熱、強烈吸氣聲。
•電氣火災成因與鑑識分析題
○考法:考查電氣設備引發火災的微觀物理化學機轉,以及事後如何透過火場鑑識(融痕分析)判定起火點。
○經典考題:
電氣火災居我國火災起火原因之前茅。請說明下列電氣起火原因之物理機轉:(一) 短路(Short circuit) (二) 積污導電(Tracking) (三) 半斷線。並說明一次融痕與二次融痕於火場鑑識上之意義。
○破題關鍵:積污導電需提及絕緣體表面受潮、有機物碳化導電路徑;半斷線需提及局部電阻變大產生高熱。一次融痕(通電中因自身短路而熔化,銅晶粒較大)通常代表起火原因;二次融痕(因外部火燒受熱短路熔化)代表受火場波及之結果。
•粉塵爆炸與氣體爆炸比較題
○考法:考查可燃性固體粉塵(如麵粉、鋁粉、塑料粉)在特定空間中發生爆炸的條件與特性。
○經典考題:
何謂粉塵爆炸?請列出引發粉塵爆炸的『五大要素』。並請說明粉塵爆炸與一般可燃性氣體爆炸相比,具備哪些獨特的危險特性?
○破題關鍵:五大要素為可燃粉塵、懸浮、助燃物、引火源、局限空間。與氣體爆炸相比:粉塵爆炸燃燒速度較慢但持續時間長、釋放熱量大、會產生破壞力更大的二次爆炸(因衝擊波震起沉降粉塵)、且易產生大量一氧化碳毒氣。
•煙囪效應與中性帶流體力學題
○考法:考查高層建築物內部火災時,煙氣在垂直管道(安全梯、電梯井)中的流動行為。
○經典考題:
何謂高層建築物火災之煙囪效應(Stack effect)?其驅動力主要受到哪些因素影響?當建築物發生火災時,何謂中性帶(Neutral Plane)?其位置高低對於火災現場的防排煙有何影響?
○破題關鍵:煙囪效應驅動力主要取決於室內外溫度差與建築物高度(冬天室內暖、室外冷,煙囪效應最強)。中性帶是室內外壓力相等處,中性帶越低,代表上方煙氣蓄積越厚、壓力越大,煙氣越容易向其他樓層擴散。
●選擇題常見三大計算陷阱(占 50 分)
火災學選擇題中,公式計算大約占了 4~6 題,雖然公式固定,但出題老師非常喜歡設下數字陷阱:
•熱輻射公式的(絕對溫度)與四次方陷阱
○陷阱:題目給予攝氏溫度(°C),要求計算熱輻射能量的倍數變化。
○關鍵:斯特凡-波茲曼定律(E = σ ε T⁴)中的溫度 T 必須使用絕對溫度(開爾文,K)。
○範例:若火災現場煙氣溫度由 27°C 升高至 327°C,輻射能量變為幾倍?
錯誤算法:(327/27)⁴
正確算法:必須先加 273 轉為K。27°C = 300K,327°C = 600K。因為溫度變為 2 倍,輻射能量變為 2⁴ = 16 倍! 門道就在這裡。
•勒沙特列(Le Chatelier)混合氣體爆炸下限的百分比換算
○陷阱:題目給出多種可燃氣體的爆炸下限與(在混合氣體中所占的比例),要求計算整體混合氣體的爆炸下限。
○關鍵:公式為 。
○陷阱點:分子固定是 100,分母的 是該可燃氣體在(所有可燃氣體總和)中所占的百分比。如果題目給的數據包含了(不可燃的氮氣或二氧化碳),計算 時必須把不可燃氣體扣除,重新計算純可燃氣體之間的相對比例,否則代入公式必錯。
•燃燒所需(理論空氣量)的化學計量陷阱
○陷阱:題目要求計算 1 莫耳丙烷(C₃H₈)完全燃燒需要多少莫耳的空氣。
○關鍵:化學式平衡後:C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O,可知需要 5 莫耳的(氧氣)。
○陷阱點:題目問的是空氣量而非氧氣量!空氣中氧氣約占 21%(或簡化為 20%)。因此需要 5 / 0.21 ≒ 23.8 莫耳(或 5 / 0.2 = 25 莫耳)的空氣。考生常常一看到 5 就衝動選下去了。