常見泡沫滅火藥劑含有界面活性劑成分,請問下列何者不是泡沫滅火藥劑滅火時界面活性劑的主要作用?
- A起泡作用
- B乳化作用
- C減低表面張力作用
- D降低溫度作用
正解 D — 降低溫度作用
出處:110 年專門職業及技術人員普通考試消防設備人員考試 ·「火災學概要」第 38 題(測驗題共 40 題,另有申論 2 題)
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本題考點
泡沫滅火藥劑中界面活性劑的物理化學作用,以及「藥劑成分的作用」與「泡沫整體滅火作用」的層次區分。
正解理由
界面活性劑分子具兩親性結構,一端親水、一端親油,會優先吸附在氣—液與油—水界面上,因而具有降低水溶液表面張力、使空氣被薄液膜包覆而起泡、並使油被拉扯成細小油滴而乳化等作用。至於使可燃物溫度下降,靠的是水本身的高比熱與汽化潛熱(水的汽化潛熱約 2,260 kJ/kg),屬於水的熱力學性質,與界面活性劑的分子結構無關,故選 D。
逐項排除
- (A)
起泡作用:界面活性劑吸附於氣液界面形成具彈性的液膜,使空氣得以被包覆成大量安定氣泡,是泡沫得以生成並覆蓋油面的關鍵,屬其主要作用。
- (B)
乳化作用:親油端插入油相、親水端留在水相,使油分散成乳化狀而抑制可燃性蒸氣逸出,屬其主要作用。
- (C)
減低表面張力作用:這是界面活性劑最基本的定義性作用,表面張力下降後水才易潤濕、滲透與成膜,屬其主要作用。
- (D)
降低溫度作用:冷卻來自泡沫所含水分的比熱與汽化潛熱吸熱,界面活性劑本身不提供吸熱能力,並非其主要作用,為本題應選者。
記憶點
界面活性劑只管「起泡、乳化、降表面張力」三件事,降溫是水的功勞。
深度詳解法規沿革 · 單位換算 · 易混淆對照
泡沫滅火藥劑依組成可分為蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、水成膜泡沫(AFFF)與合成界面活性劑泡沫,界面活性劑是後兩類的核心成分。它的分子一端為親水基(如磺酸基、羧基),另一端為親油的長碳鏈烷基;溶於水中並達臨界微胞濃度後,分子會優先吸附在氣—液界面,使水的表面張力由約 72 dyne/cm 降到 20~30 dyne/cm 的量級。這正是「起泡、乳化、潤濕滲透」三項作用的共同物理根源:表面張力下降後,空氣才容易被薄液膜包住形成安定氣泡;親油端插入油相後,油才會被分散成細小油滴而乳化;液體也才能潤濕並滲透進纖維類可燃物內部。
泡沫滅火的作用機制通常整理為四項:窒息(泡沫層覆蓋油面阻絕空氣)、抑制蒸發(阻擋可燃性蒸氣逸出)、冷卻(泡沫所含水分吸熱汽化)與遮斷輻射熱。本題的關鍵在於把「成分的作用」與「泡沫整體的滅火作用」分開:冷卻確實是泡沫滅火的一環,但它來自泡沫中的水,靠的是水的比熱 4.19 kJ/(kg·K) 與汽化潛熱約 2,260 kJ/kg,與界面活性劑分子無關。命題者正是利用這個層次差設下陷阱。
易混淆概念對照:水成膜泡沫靠含氟界面活性劑在油面上形成一層水膜,適用於 B 類油類火災;酒精型(耐醇型)泡沫另加高分子成分,用於水溶性溶劑,避免泡沫被溶劑脫水破壞;蛋白泡沫則以動物性蛋白水解物為基材,安定性由金屬鹽維持。發泡倍率二十倍以下屬低發泡、八十倍以上屬高發泡,高發泡的水源計算會用到冠泡體積的概念。
相關考點連結:同一組觀念常以「泡沫滅火之主要作用為何」(答窒息與抑制蒸發)、「界面活性劑之兩親性結構」或「AFFF 何以能在油面成膜」等形式命題,答題時先判斷問的是藥劑成分還是滅火機制,即可避開陷阱。
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