燃焼とは
「燃焼」とは、可燃物が酸化剤と急激に反応し、熱と光を放出する現象です。もっと簡単に言うと、物が「燃える」ことです。キャンプファイヤーやガスコンロの火を想像してみてください。あれらはすべて燃焼現象です。
燃焼が起こるためには、発火源、可燃物、酸化剤の3つの要素が揃っている必要があります。これは「燃焼の三要素」と呼ばれ、乙4試験では頻出のキーワードです。
- 発火源: 可燃物を燃焼させるためのエネルギー源。火花、高温の物体、摩擦熱などが該当します。
- 可燃物: 燃えることができる物質。ガソリン、灯油、アルコール、木材などが該当します。
- 酸化剤: 可燃物と反応して燃焼を助ける物質。主に空気中の酸素が該当します。
これらの要素が一つでも欠けていると、燃焼は起こりません。例えば、いくらガソリンがあっても、火をつけるものがなければ燃えませんし、酸素がなければガソリンに火をつけても燃え広がりません。
燃焼の三要素に加えて、連鎖反応を加えたものを「燃焼の四要素」と呼ぶこともあります。連鎖反応とは、燃焼反応が継続するために必要な反応のサイクルです。燃焼の三要素が揃っていても、連鎖反応が途絶えると燃焼は止まります。
試験のポイント
乙4試験では、燃焼に関する問題が必ず出題されます。特に以下の点に注意して学習を進めましょう。
- 燃焼の三要素・四要素: これらは基本中の基本です。それぞれの要素の具体的な例を挙げられるようにしましょう。
- 可燃物の種類と燃焼のしやすさ: 可燃物の種類によって、燃焼のしやすさが異なります。例えば、ガソリンは引火点が低く、非常に燃えやすい物質です。引火点、発火点、燃焼範囲などの用語と合わせて理解しておきましょう。
- 消火の方法: 燃焼の三要素のいずれかを取り除くことで消火できます。それぞれの要素を取り除くための消火方法を理解しておきましょう。例えば、水は可燃物を冷却し、窒素ガスは酸素を遮断することで消火します。
- ひっかけ問題: 燃焼の三要素を入れ替えて出題されるなど、基本的な知識を問う問題でも油断は禁物です。問題文をよく読んで、正しく理解してから解答するようにしましょう。また、燃焼の四要素に関する問題も、連鎖反応の有無を問うなど、細かい部分でひっかけが含まれていることがあります。
よくあるひっかけ問題の例:
- 「燃焼の三要素は、可燃物、酸化剤、冷却である。」 (誤り。冷却は消火の方法。)
- 「燃焼範囲が広いほど、燃焼しやすい。」(誤り。燃焼範囲が狭いほど燃焼しやすい。)
具体例・数値データ
- ガソリン: 引火点 -40℃以下、発火点 300℃。非常に引火しやすい危険物です。
- 灯油: 引火点 40℃以上、発火点 220℃。ガソリンに比べて引火しにくいですが、加熱されると引火の危険性があります。
- メタノール: 引火点 11℃、発火点 464℃。水溶性があり、燃焼時に青白い炎を上げます。
- 空気中の酸素濃度: 通常約21%。酸素濃度が約15%以下になると、多くの可燃物は燃焼を維持できなくなります。
これらの数値は暗記必須ではありませんが、各物質の燃えやすさを比較する上で役立ちます。
また、身近な燃焼の例としては、ロウソクの燃焼があります。ロウ（可燃物）が熱によって溶け、気化し、酸素（酸化剤）と反応して燃焼します。ロウソクの芯は、ロウを気化させるための発火源の役割を果たしています。
まとめ
- 燃焼とは、可燃物が酸化剤と急激に反応し、熱と光を放出する現象。
- 燃焼の三要素は、発火源、可燃物、酸化剤。
- 燃焼の四要素は、燃焼の三要素＋連鎖反応。
- 可燃物の種類によって燃焼のしやすさが異なる（引火点、発火点、燃焼範囲）。
- 消火は、燃焼の三要素のいずれかを取り除くことで行う。
- 試験では、燃焼の三要素・四要素、可燃物の種類、消火方法に関する問題が頻出。
- ひっかけ問題に注意し、問題文をよく読んでから解答する。
これらのポイントを押さえて、乙4試験の燃焼に関する問題をマスターしましょう！