有關粉塵的最小發火能量，下列敘述何者正確？

本題考點

粉塵爆炸的最小發火能量（MIE），及其與粒徑、溫度、壓力、濕度之間的關係。

正解理由

最小發火能量是點燃可燃性混合物所需的最小火花能量。同一種粉塵，粒徑愈小則單位質量的比表面積愈大，受熱裂解與氧化的反應面積增加、也更容易懸浮成粉塵雲，達到著火所需的外加能量因而降低，(B) 敘述正確，故選 B。

逐項排除

1. (A)

   粉塵的最小發火能量約 10～100 mJ，可燃性氣體多在 0.1～1 mJ 等級，粉塵應是明顯「較高」而非較低，敘述方向相反。

2. (B)

   粒徑愈小、比表面積愈大，受熱與氧化效率提高，最小發火能量隨之下降，敘述正確，為正解。

3. (C)

   最小發火能量並非定值：環境溫度升高使粒子達裂解溫度所需的外加能量減少，壓力升高使單位體積可燃物增多，兩者都會使其下降，「與溫度、壓力無關」的說法錯誤。

4. (D)

   大氣中水蒸氣含量升高時，粉粒吸濕結塊而不易懸浮，水分蒸發又要吸熱帶走點火能量，最小發火能量應上升而非下降。

記憶點

最小發火能量（MIE）定義為以電容放電火花點燃可燃性混合物所需的最小能量，量測依據為 E＝½CV²（C 為電容、V 為電壓），這同時也是判斷靜電火花能否引燃的基準。數量級差異必須記牢：可燃性氣體多在 0.1～1 mJ（氫氣僅約 0.02 mJ、甲烷約 0.28 mJ），可燃性粉塵則多在 10～100 mJ，相差約兩個數量級，因此粉塵爆炸多由較強的電弧、摩擦熱、撞擊火花或明火引發。人體帶靜電放電的能量可達 10～30 mJ，足以引燃多數可燃氣體，也可能引燃極細的粉塵。

影響粉塵 MIE 的因素依考點整理：粒徑愈小、比表面積愈大、懸浮性愈佳，MIE 愈低；環境溫度升高，MIE 下降；壓力升高使單位體積可燃物增加，MIE 亦下降；含水率或空氣濕度增加，因吸熱與結塊而使 MIE 上升；揮發分含量高、灰分低的粉塵 MIE 較低。

粉塵爆炸的成立條件為可燃性粉塵、懸浮成雲且濃度落在爆炸範圍內、助燃的氧氣、足夠的點火源，以及侷限空間五者兼備，比氣體爆炸多了「懸浮」與「侷限」兩個門檻。威力指標則以最大爆炸壓力與最大壓力上升速率導出爆炸指數 Kst，據以分為 St1～St3 級。

粉塵爆炸最惡名昭彰的特徵是二次爆炸：初次爆炸的震波把沉積於梁架、管線上的粉塵揚起，形成範圍更大的粉塵雲後再度引爆，破壞力往往遠超過第一次，麵粉、糖粉、鋁鎂金屬粉與煤粉場所的案例多屬此型，也是本科申論題常見的題材。

粉塵的爆炸範圍也要有量級概念：下限多在 20～60 g/m³（相當於能見度已極差的濃塵），上限約 2～6 kg/m³，與氣體以體積百分比表示的方式不同，這是計算題常設的單位陷阱。