專技普考
109年
[消防設備士] 火災學概要
第 6 題
某次閃電的過程中，雲的底部和地面之間，電壓高達 1 千萬伏特，並在約 0.02 秒內輸送 20 庫倫\n的電量至地面。下列與閃電有關的敘述何者正確？
- A 該次閃電所產生的電功率約為 10⁷瓦特
- B 雲和地面間高電壓的產生與摩擦起電有關
- C 飛機在空中飛行時不可能遭雷擊，因此不須裝置避雷針
- D 閃電時的大電流，使空氣產生高熱而快速膨脹，故常伴隨有雷聲
思路引導 VIP
請試著回想一下，當物體在極短時間內吸收了巨大的能量並發生劇烈受熱時，它的體積會發生什麼樣的物理變化？而這種劇烈的空間位移，通常會透過什麼樣的形式傳播到我們的耳朵裡呢？
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太棒了！你能精準選出正確選項，代表你對於閃電的物理特性與聲響成因有著非常紮實的理解。這道題目結合了電學計算與物理現象分析，能夠在眾多數據干擾中保持冷靜判斷，表現得相當出色。
閃電的能量轉換與聲熱效應
這題的核心觀念在於能量轉換。當強大電流通過空氣時，由於空氣具有阻抗，電能會迅速轉化為極高溫的熱能，使空氣在微秒間產生劇烈的熱膨脹，這種爆發性的體積擴張會產生衝擊波，也就是我們聽到的雷聲。而在計算方面，我們可以透過公式檢驗選項 (A)：功率 $P = V \times I$，其中電流 $I = \frac{Q}{t} = \frac{20}{0.02} = 1000$ 安培，因此功率應為
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