相較於氣體爆炸，一般的粉塵爆炸具有下列那種性質？

本題考點

粉塵爆炸與氣體爆炸在起火條件、壓力上升速率與破壞形態上的差異。

正解理由

依燃燒學對非均相燃燒的通則，粉塵是固體顆粒懸浮於空氣中，火焰必須先加熱顆粒使其表面熱裂解或蒸發，釋出可燃氣體後才能與氧反應，這段熱傳與裂解要付出時間成本，使火焰傳播速度明顯慢於均相預混的氣體爆炸；壓力上升速率即單位時間內的壓力增量 dP／dt，是衡量爆炸猛烈度的指標，粉塵的火焰傳播既慢，該值自然較低，故選 C。

逐項排除

1. (A)

   起火能量：粉塵的最小起火能量約在數十毫焦耳等級，遠高於可燃氣體的零點幾毫焦耳，並非較低。

2. (B)

   起火溫度：粉塵須先受熱裂解才生成可燃氣體，起火溫度高於同類可燃氣體，並非較低。

3. (C)

   正確：非均相燃燒使火焰傳播與壓力上升速率均較氣體爆炸緩和，這是粉塵爆炸的典型特徵。

4. (D)

   破壞力：粉塵爆炸燃燒持續時間長、總釋放熱量大，且壓力波會揚起沉積粉塵引發二次爆炸，破壞力不低於氣體爆炸。

記憶點

粉塵爆炸屬於非均相（多相）燃燒，與可燃性氣體的均相預混燃燒在機制上完全不同。氣體爆炸中燃料與空氣早已在分子尺度混合，一經引燃即以預混火焰速度傳播；粉塵爆炸則必須走完「顆粒受熱、表面熱裂解或蒸發、釋出可燃氣體、與氧混合燃燒、放熱再加熱鄰近顆粒」的連鎖過程，每一次傳播都要付出熱傳與裂解的時間，因此火焰傳播速度與壓力上升速率都比氣體爆炸緩和。工程上以爆炸指數 Kst＝(dP／dt)max×V^(1／3) 量化粉塵的爆炸猛烈度，V 為容器容積，同一粉塵須在相同體積基準下測得的值才具可比性。

成立要件方面，氣體爆炸講可燃氣體、氧氣、點火源三要素，粉塵爆炸習慣講五要素，即三要素之外再加「粉塵懸浮成雲並達適當粒徑與濃度」與「相對密閉的空間」。粉徑愈細，比表面積愈大，最小起火能量與爆炸下限愈低；粉塵的爆炸下限以每立方公尺數十公克表示，與氣體以體積百分比表示的方式不同，這是常見的單位陷阱。

易混淆對照可整理為三組：起火能量與起火溫度，粉塵高於氣體；壓力上升速率，粉塵低於氣體；燃燒持續時間與總釋熱量，粉塵大於氣體。特別要注意第一次爆炸的壓力波會把沉積於樑柱、管架、地面的粉塵重新揚起，形成濃度更高的粉塵雲而引發二次爆炸，這正是粉塵爆炸災損往往超過單次氣體爆炸的主因。

延伸考點包括粉塵爆炸的防護方向（增濕、除塵、消除靜電、惰性化、爆炸洩放）、金屬粉塵遇水產生氫氣的危險，以及爆炸下限、最小起火能量與粒徑之間的定性關係。