粉塵爆炸與可燃性氣體相同，亦須存在有「最小發火能量」始可能引起粉塵爆炸，下列有關粉塵爆炸「最小發火能量」之敘述何者錯誤？

本題考點

粉塵爆炸最小發火能量的影響因素，包括粒徑、氧濃度、水分含量以及與可燃性氣體的量級比較。

正解理由

最小發火能量是指能使浮游粉塵雲點燃並自行傳播火焰所需的最小能量。水分在粉塵爆炸中扮演抑制角色：附著於粒子表面的水分蒸發時要吸走大量熱，且會使細微粒子凝聚成較大顆粒而降低分散性，兩者都使點火更為困難，最小發火能量因而升高。A 所述方向與此相反，屬錯誤敘述，故選 A。

逐項排除

1. (A)

   大氣中水分含量增加時，需要更多能量才能點燃粉塵雲，最小發火能量是變大而非變小，為本題答案。

2. (B)

   粒徑變小則單位質量的表面積增加、受熱後熱裂解與氧化反應加快，點火所需能量下降，敘述正確。

3. (C)

   氧濃度提高會使氧化反應更容易起始，在純氧中的最小發火能量低於在空氣中的值，故在空氣中的值較大，敘述正確。

4. (D)

   粉塵須先受熱裂解或蒸發出可燃氣體才能燃燒，起火門檻遠高於可燃性氣體，其最小發火能量約為可燃性氣體的一百至一千倍，敘述正確。

記憶點

最小發火能量在實驗室中通常以電容放電方式量測：把已知電容 C 充電至電壓 V，經電極放電產生火花，能量為 E＝1／2×C×V²，逐次調低能量直到粉塵雲不再被點燃，該臨界值即為最小發火能量，單位常用毫焦耳。可燃性氣體的值多在 0.1 至 1 毫焦耳的量級，一般有機粉塵則多在數十至數百毫焦耳，兩者相差約一百至一千倍，這正是選項所述倍數的由來，也說明為什麼一次靜電放電就足以點燃可燃性氣體，粉塵卻需要較強的火源。

影響粉塵最小發火能量的因素可以整理成一組對照：粒徑愈小，比表面積愈大、熱裂解愈快，值愈小；粉塵濃度落在最易燃濃度附近時值最低，過稀或過濃都會升高；環境溫度升高使粒子預熱所需的外加能量減少，值下降；氧濃度提高同樣使值下降，故在純氧中小於在空氣中；水分含量增加時，水的汽化潛熱吸走熱量、又使細粉凝聚成團，值上升。記憶時可以抓一個原則：凡是讓粒子更細、更容易受熱、更容易接觸氧的條件，都讓最小發火能量變小；凡是吸熱或使粒子變粗的條件，都讓它變大。

易混淆概念對照：最小發火能量講的是「點得著所需的能量」，發火溫度講的是「加熱到幾度會自燃」，爆炸界限講的是「濃度要多少才炸得起來」，三者是不同的判定指標，選項常故意互換。此外浮游粉塵雲的最小發火能量與堆積粉塵層的悶燒溫度也不同，前者針對懸浮狀態，後者針對沉積狀態。

延伸考點：同一組概念常延伸到防制對策——控制濕度並以局部排氣降低浮游濃度、金屬設備接地與導電化以消除靜電、以氮氣惰性化降低氧濃度、以及粉體輸送設備的洩爆與抑爆裝置，都是把上述影響因素反向操作的結果。