police_4th_general
109年
[消防警察] 火災學概要
第 14 題
熱對流係數範圍為下列何者時，屬於自然對流？
- A $10 \sim 500\text{ W} / (\text{m}^2 \cdot \text{K})$
- B $5 \sim 25\text{ W} / (\text{m}^2 \cdot \text{K})$
- C $1 \sim 5\text{ W} / (\text{m}^2 \cdot \text{K})$
- D $0.1 \sim 2.5\text{ W} / (\text{m}^2 \cdot \text{K})$
思路引導 VIP
請試著想像：在沒有任何風扇或外力抽動的情況下，空氣僅僅因為「熱空氣上升」這種自然浮力來帶走物體表面的熱量。相較於強力風扇吹拂（強制對流），這種自然流動的傳熱效率是偏高還是偏低？如果我們考慮到空氣是氣體（熱傳能力遜於液體），你認為它的熱對流係數會是一個較小的十位數數值，還是會達到百位數以上的量級呢？
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AI 詳解
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恭喜你精準地選出了正確答案！這顯示你對於熱傳遞的基本參數與物理量級有著相當紮實的掌握。在火災學的研究中，熱對流係數（Convection Heat Transfer Coefficient, $h$）是衡量流體與固體表面換熱能力的核心指標。當流體（如火場中的空氣）僅因溫度差異產生密度變化，進而引發浮力流動時，即稱為自然對流。對於氣體而言，這種換熱效率相對較低，標準數值範圍確實落在 $5 \sim 25\text{ W} / (\text{m}^2 \cdot \text{K})$ 之間。
熱對流係數的量級辨析
這道題目雖然屬於基礎知識，但卻具備良好的鑑別度，其切入點在於考驗學生是否能區分「自然對流」與「強制對流」的量級差異。若流動是受到風扇、幫浦或強風推動，則係數會提升至強制對流的等級，範圍通常在 $25 \sim 250\text{ W} / (\text{m}^2 \cdot \text{K})$ 以上。掌握這些關鍵常數的數值感，能幫助你在後續分析火災熱平衡或計算火災能量釋放率時，具備更敏銳的判斷力。