乙4の燃焼の三要素と消火の方法
燃焼と消火の理論は、物理化学で毎回のように出題されます。「燃えるには何が必要か」と「どれを取り除けば火が消えるか」を対にして覚えると、消火剤の問題までまとめて解けるようになります。
燃焼の三要素
| 要素 | 例 |
|---|---|
| 可燃物 | ガソリン・灯油・木材・紙など |
| 酸素供給源 | 空気中の酸素、酸化剤（第1類・第6類の危険物など） |
| 点火源（熱源） | 火気・火花・静電気の放電・摩擦熱・高温の物体など |
3つがすべてそろったときに燃焼が起こります。どれか1つでも欠ければ燃焼は起こりません。燃焼が続くためには、これに「連鎖反応」を加えた四要素が必要とされます。
ひっかけ注意
窒素・二酸化炭素・水・ヘリウムなどは燃えないため、可燃物にはなりません。また、液体の危険物で燃えているのは液体そのものではなく、液面から発生した蒸気です。
窒素・二酸化炭素・水・ヘリウムなどは燃えないため、可燃物にはなりません。また、液体の危険物で燃えているのは液体そのものではなく、液面から発生した蒸気です。
消火の三要素（四要素）
| 消火方法 | 取り除くもの | 例 |
|---|---|---|
| 除去消火 | 可燃物 | ガスの元栓を閉める、燃えている物を取り除く |
| 窒息消火 | 酸素供給源 | 泡や土砂で覆う、二酸化炭素で酸素濃度を下げる |
| 冷却消火 | 点火源（熱） | 水をかけて燃焼物の温度を下げる |
| 抑制消火（負触媒消火） | 連鎖反応 | ハロゲン化物・粉末消火剤で燃焼の連鎖反応を止める |
覚え方
燃焼の三要素と消火の三要素は1対1で対応します。「可燃物→除去」「酸素→窒息」「熱→冷却」とセットで覚えましょう。一般に、空気中の酸素濃度をおよそ14〜15％以下にすると燃焼は続かなくなります。
燃焼の三要素と消火の三要素は1対1で対応します。「可燃物→除去」「酸素→窒息」「熱→冷却」とセットで覚えましょう。一般に、空気中の酸素濃度をおよそ14〜15％以下にすると燃焼は続かなくなります。
燃焼範囲（爆発範囲）
可燃性の蒸気は、空気と混ざった濃度が一定の範囲にあるときだけ燃えます。この範囲を燃焼範囲といい、薄い側の限界を下限値、濃い側の限界を上限値といいます。
- 下限値が低いものほど、少しの蒸気でも燃えるので危険
- 燃焼範囲が広いものほど危険
- 例：ガソリンは約1.4〜7.6vol％。ガソリン蒸気1Lと空気99Lを混ぜると濃度は1vol％で、下限値より低いので燃えない
濃度の計算は「蒸気の量 ÷（蒸気の量＋空気の量）× 100」です。分母に蒸気の量も含めるのがポイントです。
燃焼の種類
| 種類 | 燃え方 | 主な物質 |
|---|---|---|
| 蒸発燃焼 | 液体や固体から発生した蒸気が燃える | ガソリン・灯油・アルコール（液体）、硫黄・ナフタレン（固体） |
| 分解燃焼 | 熱で分解して発生した可燃性ガスが燃える | 木材・石炭・紙・プラスチック |
| 表面燃焼 | 物質の表面で、炎を出さずに燃える | 木炭・コークス・金属粉 |
| 自己燃焼（内部燃焼） | 物質の中に含まれる酸素で燃える | セルロイド・ニトロセルロース（第5類） |
第4類の危険物（引火性液体）は、ほとんどが蒸発燃焼です。
燃えやすさの条件
- 酸化されやすい（酸素と結びつきやすい）
- 空気との接触面積が大きい（粉や霧の状態など）
- 熱伝導率が小さい（熱がこもりやすい）
- 発熱量（燃焼熱）が大きい
- 乾燥している（水分が少ない）
ひっかけ注意
「熱伝導率が大きいほど燃えやすい」は誤りです。熱が逃げにくい（熱伝導率が小さい）ほうが温度が上がりやすく、燃えやすくなります。
「熱伝導率が大きいほど燃えやすい」は誤りです。熱が逃げにくい（熱伝導率が小さい）ほうが温度が上がりやすく、燃えやすくなります。
消火剤と主な消火効果
| 消火剤 | 主な効果 | 第4類（油火災）への適応 |
|---|---|---|
| 水（棒状） | 冷却 | 不適（油が水に浮いて火災が広がる） |
| 水（霧状） | 冷却 | 不適 |
| 強化液（棒状） | 冷却 | 不適 |
| 強化液（霧状） | 冷却・抑制 | 適応 |
| 泡 | 窒息・冷却 | 適応（水溶性の液体には耐アルコール泡を使う） |
| 二酸化炭素 | 窒息（冷却効果もある） | 適応（狭い室内では酸欠に注意） |
| ハロゲン化物 | 抑制・窒息 | 適応 |
| 粉末 | 抑制・窒息 | 適応 |
第4類の火災には、水で冷やすよりも、泡・二酸化炭素・粉末などで空気を断つ窒息消火や抑制消火が効果的です。