消防設備士普通考試-消防設備士火災學概要108 年第 4 題單選題
今有A、B兩種可燃性氣體以1:1之體積混合,已知A、B之燃燒下限分別為3.0%、7.0%,若兩者間互不催化亦不反應,則理論上此混合氣體之燃燒下限為若干%?
C正確答案
計算混合氣體燃燒下限必考「勒沙特列定律」,公式為 L = 100 / Σ(V/L),切忌直接將兩者下限相加除以二!
為什麼答案是 C
依據勒沙特列定律:L = 100 / (V1/L1 + V2/L2)。體積比 1:1 即 V1=50, V2=50。代入得 100 / (50/3 + 50/7) = 100 / (500/21) = 4.2%,計算正確。
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完整詳解
Pro · 無限重點 計算混合氣體燃燒下限必考「勒沙特列定律」,公式為 L = 100 / Σ(V/L),切忌直接將兩者下限相加除以二!
體積比 1:1 代表各佔 50%。代入公式:100 / (50/3.0 + 50/7.0) = 100 / (500/21) = 4.2。答案選 C。
逐選項分析
A✕
此為無意義的干擾數字,並非依據混合氣體燃燒界限公式計算出的結果。
B✕ 陷阱
這是最常見的陷阱!考生容易直覺將 3.0 與 7.0 相加除以 2 得到算術平均數 5.0,但混合氣體燃燒界限必須使用勒沙特列定律計算,而非算術平均。
C✓ 正確
依據勒沙特列定律:L = 100 / (V1/L1 + V2/L2)。體積比 1:1 即 V1=50, V2=50。代入得 100 / (50/3 + 50/7) = 100 / (500/21) = 4.2%,計算正確。
D✕
此為錯誤的計算結果,可能是將公式分子分母顛倒或比例代錯所致。
勒沙特列定律 (Le Chatelier's Law) 核心公式
| 變數符號 | 代表意義 | 本題代入數值 | 注意事項 |
|---|
| L (或 L_mix) | 混合氣體的燃燒下限 (或上限) | 所求未知數 (4.2) | 上下限皆適用此公式 |
| V_i | 各成分氣體的體積百分比 | V_A = 50, V_B = 50 | 所有 V_i 總和必須為 100 |
| L_i | 各成分氣體的燃燒下限 | L_A = 3.0, L_B = 7.0 | 單位通常為體積百分比 (%) |
題目給定體積比 1:1,極容易誘使考生直接取燃燒下限的「算術平均數」(3+7)/2=5。在火災學中,混合氣體的爆炸/燃燒界限計算絕對不能用算術平均,必須牢記「勒沙特列定律」的倒數相加公式。