下列有關熱量傳遞的敘述，何者正確？

本題考點

熱傳導、熱對流、熱輻射三種傳熱機制的成立條件，以及輻射熱通量與距離的平方反比關係。

正解理由

點熱源放出的輻射能均勻分布在半徑 r 的球面上，球面積為 4πr²，故單位面積接受的輻射熱通量與距離平方成反比，即 q 正比於 1/r²。距離由 2 公尺縮短為 1 公尺，距離變為原來的二分之一，熱通量即放大為 (2÷1)² ＝ 4 倍，原本的 q 變成 4q，故選 B。

逐項排除

1. (A)

   熱傳導靠固體分子振動與自由電子傳遞、熱對流靠流體本身流動，這兩者確實需要媒介物質；但熱輻射以電磁波形式傳遞，在真空中照樣傳播，不需任何媒介，用「皆有媒介物質」概括三者即為錯誤。

2. (B)

   平方反比律成立，距離減半熱通量成四倍，敘述正確。

3. (C)

   通風口高低決定室內中性帶的相對位置與內外壓差分布，開口愈低則進氣側壓差愈大，流入空氣的流速與流量隨之改變，對流速度必然受影響。

4. (D)

   火羽流帶動熱氣上升屬對流，熱煙層與火焰對周圍可燃物加熱屬輻射，牆體與構件內部升溫屬傳導，三者在火災過程中同時並存，只是各階段主導者不同。

記憶點

三種傳熱各有其定量式：熱傳導依傅立葉定律，熱通量正比於熱傳導係數 k 乘以溫度梯度，材料愈密實、含水率愈低者 k 愈大；熱對流依牛頓冷卻定律，熱通量等於對流熱傳係數 h 乘以表面與流體的溫差，h 受流速與流態影響甚鉅；熱輻射依史蒂芬－波茲曼定律，輻射能 E＝εσT⁴，其中 σ＝5.67×10⁻⁸ W/m²·K⁴，ε 為輻射率。

平方反比律的由來值得多講一層：把火源視為點源，它在單位時間放出的總輻射功率是固定的，這些能量向四面八方均勻擴散，走到距離 r 時攤在面積 4πr² 的球面上，所以每平方公尺分到的能量必然與 r² 成反比。這個關係是估算延燒距離與安全間隔的基礎，距離加倍熱通量只剩四分之一，距離減半則變四倍。

溫度的四次方關係則說明為何最盛期由輻射主導：絕對溫度由 600 K 升到 1200 K，輻射能不是變兩倍而是十六倍，這也是閃燃前後熱回饋急遽增強、火勢瞬間全面化的原因。成長期火羽流上升、熱煙在天花板下堆積，主導的是對流；最盛期熱煙層與火焰對地板面的輻射成為延燒主力；傳導則負責把熱送進牆體、樓板內部與鄰室，是隔間背面起火的機制。

易混淆對照：對流熱傳係數 h 與熱傳導係數 k 名稱相近但物理意義完全不同，前者是流體與固體表面的交換能力，後者是材料本身的導熱能力。同一組觀念還常考「熱慣性 kρc 愈小者表面升溫愈快、愈易引燃」，以及「輻射率 ε 愈接近 1 者吸放熱能力愈強」。相關考點連結：輻射熱通量與延燒距離的計算題、閃燃判定常用的地板面輻射熱通量門檻，都建立在這兩條定律上。