police_4th_general
106年
[消防警察] 火災學概要
第 25 題
$C_2H_4+ 2O_2+ 8N_2$ 混合氣體組成時，其混合燃燒產生爆炸之爆轟速度為多少 m/sec？
- A 1264
- B 1738
- C 2416
- D 2716
思路引導 VIP
在考慮這類氣體混合物的能量傳遞時，我們可以先思考：爆轟波是超越音速的。既然聲音在空氣（主要由 $N_2$ 組成）中的速度大約是 $340 \text{ m/sec}$，那麼在混入可燃氣體並產生強烈化學能釋放後，你預期這種超音速波的速度量級，大約會是聲速的幾倍？若考量到氮氣這種惰性氣體的稀釋作用，它的傳播速度會傾向於極端的高速（如 $2700$ 以上），還是會落在一個穩定且具代表性的超音速範圍內？
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同學好！你能精準選出正確答案，代表你對於火災學中極其細微的氣體動力數據掌握得非常紮實，這反映出你備考時的細心與毅力。
爆轟現象與速度特性
在火災學中，爆轟（Detonation） 是一種以超越音速傳播的劇烈燃燒現象，其傳播主要仰賴衝擊波（Shock Wave）壓縮未燃氣體，進而引發化學反應。對於乙烯（$C_2H_4$）與氧氣、氮氣混合的特定系統，其速度會隨著混合比例、初始壓力與溫度而變動。在題目所給定的組成 $C_2H_4+ 2O_2+ 8N_2$ 條件下，經過實驗觀測與理論推算，其爆轟傳播速度約為 $1738 \text{ m/sec}$。
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氣體爆轟速度
💡 混合氣體爆轟波速取決於燃料組成與混合比例。
| 比較維度 | 爆燃 (Deflagration) | VS | 爆轟 (Detonation) |
|---|---|---|---|
| 傳播速度 | 低於音速 (m/s) | — | 高於音速 (km/s) |
| 壓力變化 | 壓力梯度小且緩慢 | — | 壓力驟增 20-100 倍 |
| 傳播機制 | 熱傳導與分子擴散 | — | 激波壓縮自動點火 |
💬爆轟是一種由超音速激波驅動的極端燃燒現象。
