今有 A、B 兩種可燃性氣體以 1：1 之體積混合，已知 A、B 之燃燒下限分別為 3.0%、7.0%，若兩者間互不催化亦不反應，則理論上此混合氣體之燃燒下限為若干%？

本題考點

可燃性混合氣體燃燒（爆炸）下限之計算，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，混合氣體之燃燒下限 L 滿足 100/L = V₁/L₁ + V₂/L₂，Vᵢ 為各成分於可燃氣體中所占體積百分比、Lᵢ 為其單獨之燃燒下限。題示兩者以 1：1 混合且互不催化亦不反應，符合適用前提，故 V₁ = V₂ = 50%，代入 3.0% 與 7.0% 得 L 約 4.2%，故選 C。

逐項排除

1. (A)

   5.5 係把兩下限相加平均再上修所得，本定律取的是倒數之加權平均而非算術平均，數值偏高。

2. (B)

   5.0 恰為 3.0 與 7.0 的算術平均值，是典型陷阱，忽略了下限較低成分之支配性。

3. (C)

   以倒數加權求得 4.2%，落在 3.0 與 7.0 之間且偏向較易燃的 A，符合「愈易燃之成分愈主導混合下限」之意義，為正解。

4. (D)

   2.1 已低於兩成分中較低的 3.0%，混合後下限不可能低於任一單一成分，數值不合理。

演算步驟

1. 公式：100/L = V₁/L₁ + V₂/L₂ → 代入 100/L = 50/3.0 + 50/7.0 = 16.67 + 7.14 = 23.81 → L = 100 ÷ 23.81 ≈ 4.2（%）。

記憶點

勒沙特列定律的由來，是把燃燒下限視為「達到可持續火焰傳播所需之最低燃料濃度」，並假設各可燃成分對火焰傳播的貢獻可線性疊加。若以每一成分濃度除以其單獨下限作為「危險度分數」，當各分數之總和達到 1 時混合氣體即抵達燃燒下限，整理後即得 100/L = ΣVᵢ/Lᵢ 的形式。這也說明為何本定律必須加上「互不催化亦不反應」的前提：若成分間會生成新的可燃物或抑制自由基連鎖反應，線性疊加的假設就不再成立，計算值會偏離實測值。

單位與適用範圍上須留意三點。第一，Vᵢ 是「可燃氣體之間」的體積比例，總和必須為 100，不是在空氣中的濃度；若題目給的是含空氣的混合氣，須先換算成可燃成分間的相對比例。第二，同一式亦可用於燃燒上限（UFL），把 Lᵢ 換成各成分上限即可，考題常以「爆炸範圍」一併命題，求得上下限後相減即為爆炸範圍寬度。第三，燃燒界限會隨溫度上升而變寬（下限下降、上限上升），亦隨壓力與惰性氣體含量而變動，故課本數值皆以常溫常壓為準。

常見可燃氣體之燃燒下限可整理成記憶表：氫氣約 4.0%、甲烷約 5.0%、乙烷約 3.0%、丙烷約 2.1%、乙炔約 2.5%、一氧化碳約 12.5%。其中乙炔上限高達 80% 左右，爆炸範圍最寬，屬高頻考點。

易混淆概念方面，燃燒下限（LFL）與閃火點（flash point）常被混為一談：閃火點是液體蒸氣濃度恰達燃燒下限時的液溫，兩者一個講濃度、一個講溫度，互為對應而非同義。另外「爆炸下限」與「最小引燃能量」也不同，前者談濃度界限，後者談點火源能量門檻。

相關考點連結：同一公式常搭配「甲烷 80%、乙烷 20% 之天然氣求下限」「求混合氣爆炸範圍」「加入氮氣稀釋後是否脫離爆炸範圍」等變形出題，計算方式完全相同，只是成分數由二增為三。