燃燒範圍是研判物質物性之重要因素，今有某液化石油氣，其成分為丙烷（C3H8 ）40%燃燒範圍為 2.4%~9.5%、丁烷（C4H10）60%燃燒範圍為 1.8%~8.4%，試求該液化石油氣之燃燒下限為何？

本題考點

混合可燃氣體燃燒（爆炸）界限之計算，適用勒沙特列（Le Chatelier）混合定律。

正解理由

依勒沙特列混合定律，由數種可燃氣體組成之混合氣，其燃燒下限 L 滿足 100／L＝Σ(Vi／Li)，Vi 為各成分佔可燃氣體之體積百分比，Li 為該成分單獨之燃燒下限。本題液化石油氣由丙烷與丁烷組成、比例合計百分之百，可直接代入；求得燃燒下限為 2%，介於兩成分下限之間，符合界限必落在成分區間內的檢核，故選 A。

逐項排除

1. (A)

   依公式加權計算所得的混合燃燒下限恰為此值，落於兩成分下限之間，數值合理，為正解。

2. (B)

   此值高於兩成分下限中較大的丙烷下限，混合氣下限不可能超出成分下限構成的區間，屬不合理數值。

3. (C)

   此值量級接近丙烷與丁烷的燃燒「上限」，係將同式改代入兩成分上限所得，屬干擾項，並非本題所問的下限。

4. (D)

   此值為前項的兩倍量級，已遠超出兩成分的燃燒上限，任何組成比例都不可能得到此結果。

演算步驟

1. 勒沙特列混合定律：100／L＝V₁／L₁＋V₂／L₂。
2. 代入丙烷 V₁＝40%、L₁＝2.4%，丁烷 V₂＝60%、L₂＝1.8%：40／2.4＝16.67，60／1.8＝33.33，兩者相加得 50.0；
3. 故 L＝100／50.0＝2.0%。

記憶點

勒沙特列混合定律是可燃氣體混合物燃燒界限計算的標準工具，其形式為 100／L＝Σ(Vi／Li)，其中 ΣVi＝100。公式的物理意義可以這樣理解：每一種可燃氣體達到自身燃燒下限時，等於「用掉」了一份完整的可燃性額度，混合氣中各成分依其比例分攤這份額度，當各成分的分攤比例總和達到 1 時，混合氣恰好落在燃燒下限。換言之，這是一條以「危險度線性疊加」為前提的加權調和平均，僅在各成分燃燒特性相近、無化學交互作用時成立；若混合氣中含有惰性氣體（氮、二氧化碳）或反應行為差異極大的成分（如含鹵素抑制性氣體），須改用其他修正方法或實測值。

計算時最常見的三個錯誤值得逐一避開。其一，Vi 必須是「可燃氣體之間」的體積百分比且總和為 100，若題目給的是含空氣或含惰性氣體的組成，須先把可燃成分正規化。其二，上限計算同樣可套用此式（把 Li 換成各成分上限 Ui），但由於上限受氧供應與稀釋效應影響較大，誤差比下限大得多，因此工程上以下限的計算最具可信度，這也是國考幾乎只考下限的原因。其三，計算結果必須落在各成分界限的最小值與最大值之間，此一檢核可在考場快速排除離譜選項。

數值記憶方面，常考燃燒範圍為：甲烷 5～15%、丙烷 2.1～9.5%、丁烷 1.8～8.4%、乙炔 2.5～81%、氫 4～75%、一氧化碳 12.5～74%、氨 15～28%。規律是同系列烷類碳數愈多，上下限皆愈低，因分子量愈大、達到相同分子數所需的體積百分比愈小，可用於檢核記憶。

易混淆概念對照：燃燒界限（爆炸界限）談的是可燃氣體在空氣中的濃度範圍，屬氣相性質；閃火點談的是液體表面產生足夠蒸氣達到燃燒下限時的液溫，兩者透過蒸氣壓相連——閃火點即是「蒸氣濃度恰達燃燒下限」的溫度。另需區分燃燒界限與發火溫度，前者談濃度、後者談溫度，兩者互不替代。

相關考點延伸：本公式常與危險度 H＝(U−L)／L 合併命題，本題混合氣若改以同式求上限，結果恰好對應選項 (C) 的數值，可見命題者刻意以上限計算結果作為干擾項，作答時務必先確認題目問的是上限或下限。