比表面積と粉塵爆発 - 無料で勉強危険物取扱者試験

まとめ

比表面積　：　ある質量(重量あたり)の表面積の和
　　　　　　　固体→粉末になるほど大きくなり、粒子が細かくなるほど大きくなる。
　　　　　　　比表面積が大きいほど、燃えやすくなる。

比表面積　Sm　＝　表面積　S　/(密度　ρ　/　体積V　)　

また、球体のときは

比表面積　Sm　=　6　/　(密度ρ　＊　球体の直径D)

球体の比表面積は球体の直径に反比例する。
(直径1/10倍で、体積は10倍)

粉塵爆発　：　空気中に浮遊している粉末に火がついたときに起こる爆発

粉塵爆発の性質　：　　最小着火エネルギーはガス爆発より大きい(火がつきにくい)が
　　　　　　　　　　　爆発で発生するエネルギーは、ガス爆発より大きい(被害が大きい)
　　　　　　　　　　　粉末の粒子が大きい場合は、粉塵爆発を起こしにくい。
開放した空間では、粉塵が拡散するので、爆発しにくい。
　　　　　　　　　　　有機化合物の粉塵爆発は、不完全燃焼しやすく、一酸化炭素が発生しやすい。

本文
今回は、塊のものより、粉末状の物質のほうが燃えやすいことを説明します。

物が燃えるときに、酸素が必要なのはすでに勉強していると思います。https://richlink.blogsys.jp/embed/b6b63b15-f570-31a0-8e35-95eccd108444

今回は、酸素が触れやすいのは、どういう状態かについて着目します。

たとえば、四角い箱のうちどこが酸素と接しているか考えましょう。
答えはもっとも外側の面だけになります。

しかし、同じ大きさの四角い箱に、粉末をつめると、どうでしょうか。
粉と粉の隙間は空気なので、酸素と接触しています。
なので、酸素と接触している面積は、粉末＞塊　となります。

これを数字で表すために、ある質量(箱の重さ)あたりの表面積を比表面積と呼びます。

公式は
比表面積　Sm　＝　表面積　S　/(密度　ρ　/　体積V　)　

また、球体のときは

比表面積　Sm　=　6　/　(密度ρ　＊　球体の直径D)

(導出は後ろに書きます。甲種で公式を忘れた場合は参考にしましょう。)

球体の比表面積は球体の直径に反比例する。
ことは、覚えておいてください。まれに計算問題が出ます。

ということで、粉末は比表面積が大きく、酸素と接触しやすいということが分かりました。
つまり、粉末の状態だと、燃えやすいと言うことです。

これが原因で、以下の特徴的な問題が発生します。
①塊のときは危険物に該当しなくても、粉にして形を変えると危険物に該当する物質がある　
　(例　鉄板(危険物じゃない)　→　鉄粉(第2類の危険物)　)

②空気中に漂っている粉に火がつくと、粉塵爆発が起こる。

粉塵爆発は以下の特徴を持っています。
・最小着火エネルギーはガス爆発より大きい(火がつきにくい)が爆発で発生するエネルギーは、ガス爆発より大きい(被害が大きい)
・粉末の粒子が大きい場合は、粉塵爆発を起こしにくい。
・開放した空間では、粉塵が拡散するので、爆発しにくい。
・有機化合物の粉塵爆発は、不完全燃焼しやすく、一酸化炭素が発生しやすい