有關燃燒上下限之敘述，下列何者正確？

本題考點

燃燒上下限的意義，以及加入不燃性氣體對燃燒範圍的影響。

正解理由

燃燒範圍指可燃氣體在空氣中能使火焰自行傳播的濃度區間。在汽油蒸氣中加入氮氣或二氧化碳等不燃性氣體，會降低氧的相對含量並吸收燃燒放出的熱量，使富燃料側最先失去火焰傳播能力，燃燒上限因而明顯下降，下限則略微上升，整個燃燒範圍收窄；惰性氣體加到一定比例時上下限交會、燃燒範圍消失，該交會點所對應的氧濃度即限界氧濃度。故選 C。

逐項排除

1. (A)

   濃度高於燃燒上限時燃料過濃、氧氣相對不足，即使給予點火能量也無法使火焰持續傳播。

2. (B)

   燃燒下限愈低，代表極少量洩漏即可形成可燃混合氣，危險性愈高而非愈安全。

3. (C)

   加入不燃性氣體使燃燒上限下降、燃燒範圍收窄，敘述與惰化的作用機制相符，為正解。

4. (D)

   燃燒範圍愈大，能形成可燃混合氣的濃度區間愈寬，遇火源起火的機會愈高，屬愈危險。

記憶點

燃燒界限以體積百分比表示，下限指火焰恰能自行傳播的最低燃料濃度，上限則為最高濃度；低於下限是燃料太稀、放熱不足，高於上限是氧氣太少、反應受限，兩者都無法維持火焰傳播。常見數值可整組記憶：汽油約 1.4 至 7.6％、甲烷約 5 至 15％、丙烷約 2.2 至 9.5％、一氧化碳約 12.5 至 74％、氫約 4 至 75％、乙炔約 2.5 至 100％，乙炔的上限之所以達到百分之百，是因為它可在無氧狀態下自身分解放熱。

危險度公式 H＝(U－L)／L 把上下限整合為單一指標，U 為燃燒上限、L 為燃燒下限。以汽油計算，H＝(7.6－1.4)／1.4≈4.4；以乙炔計算則約為 39，數值愈大代表可燃範圍相對於下限愈寬，危險性愈高。

影響燃燒範圍的因素也常入題：溫度上升使分子動能增加，下限下降而上限上升，範圍變寬；壓力上升一般使上限上升、下限變化不大，範圍亦變寬；加入不燃性氣體則使範圍收窄，其中二氧化碳因莫耳熱容量較大，等量條件下的惰化效果優於氮氣。

易混淆對照：閃火點是液體表面蒸氣濃度恰達燃燒下限時的液溫，故閃火點愈低者其蒸氣愈容易在常溫下達到下限；燃燒點通常比閃火點高數度，指移開火源後仍能持續燃燒的液溫；發火點則完全不需火源。三者常合併命題，判別關鍵在於有無火源以及能否持續燃燒。還有一個容易被忽略的前提：上述燃燒界限都是以在空氣中量測為準，若氧化劑改為純氧，上限會大幅上移，例如甲烷在純氧中的燃燒範圍可擴大到約 5 至 61％，下限幾乎不變而上限翻了數倍，因此比較不同氣體的危險度時，必須確認量測的氧化劑條件一致。