高考申論題
114年
[職業安全衛生] 安全工程
第 一 題
📖 題組：
某混合氣體包含以下各成分:乙烯(組成0.5 vol%)、丙酮(組成 1.0 vol%)、乙醚(組成 1.0vol%)及空氣(組成97.5 vol%)。又已知乙烯的燃燒下限與上限分別為3.1 vol%及32.0 vol%、丙酮的燃燒下限與上限分別為2.1 vol%及13.1 vol%、乙醚的燃燒下限與上限分別為1.9 vol%及48.0 vol%。
某混合氣體包含以下各成分:乙烯(組成0.5 vol%)、丙酮(組成 1.0 vol%)、乙醚(組成 1.0vol%)及空氣(組成97.5 vol%)。又已知乙烯的燃燒下限與上限分別為3.1 vol%及32.0 vol%、丙酮的燃燒下限與上限分別為2.1 vol%及13.1 vol%、乙醚的燃燒下限與上限分別為1.9 vol%及48.0 vol%。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請問該混合氣體的燃燒下限與上限分別為多少?(20分)
思路引導 VIP
看到混合氣體的爆炸極限（燃燒上下限）計算，應立即聯想到「勒夏特列定律（Le Chatelier's equation）」。本題計算的關鍵陷阱在於，公式中的體積百分比是指「各成分佔『總可燃氣體』的比例」，因此必須先將空氣排除，將乙烯、丙酮、乙醚的濃度重新歸一化（求出各自佔純可燃物的百分率），再代入公式求解。
小題 (二)
該混合氣體是否可燃?(5分)
思路引導 VIP
判斷多成分混合氣體是否可燃，應直覺聯想到「勒沙特列定律（Le Chatelier's law）」。可直接利用各可燃氣體實際濃度與其燃燒下限比值之總和（Σ(Ci/LFLi)）來評估，若總和值大於或等於 1，代表已達燃燒下限，即具有可燃性。
混合氣體爆炸界限計算
💡 運用 Le Chatelier 法則計算多種可燃性氣體混合之爆炸界限。
🔗 混合氣體爆炸界限計算與判定流程
- 1 成分分析 — 確認各可燃氣體（乙烯、丙酮等）及惰性氣體之體積比
- 2 比例歸一化 — 計算各可燃物在「總可燃氣體」中之相對佔比 Ci
- 3 計算界限 — 套用 Le Chatelier 公式求出混合下限 Lmix 與上限 Umix
- 4 風險判定 — 檢視原始總可燃物濃度（如本題 2.5%）是否落入界限區間
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🔄 延伸學習：延伸學習：若環境溫度升高，爆炸下限(L)通常會下降，上限(U)會上升，危險區域增寬。
