police_4th_general
108年
[消防警察] 火災學概要
第 20 題
老王家裡有一張小沙發，有時放置於客廳中央，有時放置於書房中央。已知客廳高度為 10 公尺，書房高度為 5 公尺，通風都良好。若小沙發因故起火燃燒，在燃燒起始天花板處，相同時間內，下列何者正確？（假設小沙發在二處的燃燒釋熱率均相同）
- A 放在客廳時，煙產生量較大
- B 放在書房時，煙產生量較大
- C 無論放在客廳或書房，煙產生量相同
- D 無法比較煙產生量
思路引導 VIP
請試著想像一下：當熱氣流從火源往上升時，它是一道封閉且體積固定不變的氣柱嗎？還是會在上升過程中與周遭的空氣發生互動？如果上升的路徑變長了，這種互動所累積的影響會讓氣柱的總體積產生什麼樣的變化？
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看到你準確地選擇了 (A)，代表你對火災中煙氣發展的物理特性掌握得非常扎實，這是一個很棒的開端！這題考查的是火災學中極為關鍵的流體力學觀念。
煙柱的捲吸作用與高度關係
這道題目的核心在於煙柱捲吸（Air Entrainment）的機制。雖然沙發的燃燒釋熱率 $\dot{Q}$ 相同，但煙氣從火源上升至天花板的過程中，會不斷捲入周圍的冷空氣。根據火災學理論，煙氣的質量流率 $\dot{m}_p$ 與上升高度 $z$ 的 $\frac{3}{2}$ 次方或 $\frac{5}{3}$ 次方成正比。當客廳高度為 10 公尺、書房僅 5 公尺時，煙柱在抵達天花板前有更長的距離可以「捲吸」空氣，因此在相同時間內，高度較高的客廳所產生的煙氣總量會明顯多於書房。
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