下列有關粉塵爆炸之敘述，何者錯誤？

本題考點

粉塵爆炸的反應機制與粒徑、發火溫度、爆炸界限、靜電火花之關係，題目問「錯誤」者。

正解理由

依燃燒學對粉塵爆炸的基本理論，粒徑決定單位質量的比表面積：粒徑愈小，比表面積愈大，受熱時升溫速率高、熱分解與揮發分釋出快，反應面積亦大，因此發火溫度愈低、愈容易引燃；反之粒徑愈大，熱量須傳入顆粒內部、表面反應相對遲緩，發火溫度隨之升高。選項所稱「粒徑愈大，發火溫度愈低」與此關係恰好相反，故選 B。

逐項排除

1. (A)

   粉塵為固體，氧化反應無法在顆粒內部進行，必須在顆粒表面或表面裂解釋出的揮發分處進行，屬表面燃燒與分解燃燒的複合型態，敘述正確。

2. (B)

   粒徑愈大則比表面積愈小、升溫愈慢，發火溫度應隨之升高，敘述方向顛倒，為所求之錯誤選項。

3. (C)

   粉塵雲雖受重力沉降影響而難以像氣體般均勻分散，但仍有其爆炸下限與上限（常以 g/m³ 表示），實務量測上以爆炸下限最具意義，敘述正確。

4. (D)

   細粉常以氣流方式輸送，顆粒與管壁及顆粒彼此摩擦分離電荷而蓄積靜電，乾燥狀態下電荷不易洩放，放電火花即可能成為點火源，敘述正確。

記憶點

粉塵爆炸的核心在於「表面反應」這個相態特徵。固體可燃物的燃燒必須經歷受熱、熱分解或蒸發、揮發分與氧混合、氣相反應等步驟，只有暴露在外的表面才能參與，因此同樣質量的粉體，切得愈細，可反應面積成幾何級數放大。以球形顆粒估算，比表面積正比於 1/d（d 為粒徑），粒徑由 100 μm 降到 10 μm，比表面積便放大約十倍，燃燒速率與壓力上升速率（dP/dt）隨之急遽提高。粉塵爆炸的破壞力常以最大爆炸壓力 Pmax 與爆炸指數 Kst＝(dP/dt)max × V^(1/3) 表示，Kst 值愈大等級愈高，這是粉塵爆炸與氣體爆炸在量化評估上的專屬指標。

粉塵爆炸的成立條件通常整理為五要素：可燃性粉塵、助燃性氣體（氧）、點火源、粉塵呈浮游分散狀態、以及具有相當程度的侷限空間。相較於氣體爆炸的三要素或四要素，多出的「浮游分散」與「侷限」正是粉塵爆炸防制的著力點，也是二次爆炸現象的成因：初次爆炸產生的震波把原本安靜沉積在樑柱、管架、地面的粉塵層瞬間揚起，形成濃度更高、範圍更廣的粉塵雲，隨後被殘餘火焰引燃而造成威力遠大於初次的二次爆炸。國內外麵粉廠、飼料廠、金屬研磨廠的重大災例多屬此型態。

易混淆概念對照可分三組：其一，粉塵爆炸下限的單位是 g/m³（常見量級數十至數百 g/m³），可燃氣體則以體積百分比（%）表示，換算基準不同不可混談；其二，最小發火能量方面，粉塵約為可燃氣體的百倍至千倍，但最大爆炸壓力與氣體爆炸相近，而燃燒持續時間較長、熱破壞更嚴重；其三，金屬粉（鋁、鎂、鈦）屬於表面燃燒為主的粉塵，反應溫度極高且可與水或二氧化碳反應，滅火藥劑選擇與一般有機粉塵不同，是常出現的延伸考點。

相關考點延伸：同一組概念亦常以「影響粉塵爆炸威力的因素」出題，正確方向一律是——粒徑愈細、水分愈低、氧濃度愈高、粉塵濃度接近化學計量、紊流強度愈大，則爆炸愈猛烈；而摻入碳酸鈣、滑石等惰性粉體、提高相對濕度、降低氧濃度則使危險性下降。把「粒徑」這條主軸記牢，多數選項的正誤方向都能一次判定。