麵粉真的會爆炸嗎？
― 在袋子裡不易燃的粉，飄到空中就會瞬間燒光
是真的。拿火靠近堆成一堆的麵粉，頂多只會把表面烤焦。但同樣的粉飄在空氣中形成雲狀時，火焰會在顆粒之間瞬間竄開，引發爆炸。造成差別的不是粉的量，而是「接觸空氣的表面有多大」，以及「顆粒之間有沒有空氣」。
你想做點心，用力拆開麵粉袋，白色的粉輕輕飄了起來。旁邊的瓦斯爐正開著火。
平常，人們不會把麵粉當成火災的原因。拿火柴去點一堆粉，它也不容易燒起來。
然而，在麵粉廠和煤礦，粉造成的大爆炸從很久以前就發生過好幾次。明明是同樣的粉，差別在哪裡呢？
原因只有兩個
物體是從接觸空氣的表面開始燃燒的。把一整塊東西磨碎，原本藏在裡面的面就會露出來。變成粉之後，同樣的量，表面積會增加到幾千倍。
堆成一堆的粉，縫隙裡的空氣很少，即使著火也燒不進深處。飄到空中後，每顆粒子都被空氣包圍，火焰會一個接一個跳到下一顆粒子。
燃燒時放出的熱量，不管是整塊還是粉末都一樣。改變的是「放熱需要的時間」。平常要花好幾分鐘才放完的熱，被擠在極短的一瞬間釋放，這就是爆炸的真面目。
磨得越碎，能燃燒的表面會增加多少？
想像一顆邊長1公分的方糖。露在外面的面共有6個，合計6平方公分。把它切成邊長1毫米的小方塊，表面積的總和會變成10倍，也就是60平方公分。
再磨細到像麵粉顆粒那麼小，表面積的總和會變成1000倍，也就是6000平方公分，約等於40張明信片。重量仍然只有一顆方糖。請用圖1的滑桿改變顆粒大小看看。
一般認為，燃燒的速度大致和接觸空氣的表面積成正比。表面積變成1000倍，同樣的量燒完所需的時間就會短很多。
為什麼「飄起來」就危險？
如果只有原因1，一堆粉也應該很危險。但實際上，堆起來的粉只會燒焦表面，不容易蔓延。因為顆粒彼此緊貼，縫隙裡的空氣（氧氣）馬上就不夠了。
粉飄到空中就不一樣了。每顆粒子周圍都有空氣。一顆粒子燃燒，熱會加熱附近的粒子，使它們接連著火。火焰一口氣竄遍整團粉塵雲，急速膨脹的熱空氣把周圍的東西往外推開。
更可怕的是圖2的「第二次爆炸」。第一次小爆炸的氣流，會把堆在地板和架子上的粉吹起來。火焰一到，更大的一團粉塵雲就同時燒起來。據說許多工廠大事故，是第二次爆炸造成了更大的災情。
煤的細粉飄起來也會爆炸。1963年，日本福岡縣的三井三池三川煤礦發生煤塵爆炸，造成458人死亡。據說是坑道裡堆積的煤粉被吹起，火焰一路竄向遠處。
危險的不只有麵粉。據說砂糖、澱粉、奶粉、木屑，還有金屬鋁粉，細細地飄起來都可能爆炸。2015年，台灣的一場戶外活動中，噴灑的彩色澱粉粉末被點燃，造成15人死亡。
那麼，該怎麼做？
- 在火的附近，不要把粉揚起來不要在爐子附近用力拆袋子，也不要拍打沾粉的東西。
- 不要把麵粉倒在燃燒的油上粉會飄起來，火勢可能瞬間擴大。請蓋上尺寸合適的鍋蓋，或使用滅火器。
- 積粉要用清掃的，不要用吹的在工作場所用風吹粉，只會製造出粉塵雲。請用吸塵器或濕抹布清除。
首先關掉瓦斯火或機器的開關，切斷熱源。如果火勢可能擴大，不要硬撲滅，請立刻離開現場避難。到了外面再撥打119報警。粉塵雲會瞬間燒開，請不要靠近確認。
總結
粉會不會爆炸，比起粉的種類，更取決於「有多細」和「與空氣混合得多充分」。細小的顆粒可燃燒的表面積大，飄起來的顆粒又被空氣包圍。這兩個條件湊齊，平常要花好幾分鐘才放完的熱，就會在一瞬間釋放出來。
沒有什麼粉是不會燃燒的。
只有還沒飄起來的粉而已。
熱量累積而自然起火的原理，請看「沾了油的布，為什麼沒有火源也會燒起來？」；油鍋起火不能潑水的原因，請看「用水澆天婦羅油鍋的火，為什麼會竄起直達天花板的火柱？」。
- 準備1顆方糖，和相同重量的細砂糖。
- 在兩個杯子裡倒入等量的水，同時各放入一種糖，不要攪拌，靜靜觀察。
- 細砂糖應該會溶解得快得多，很快就看不見了。接觸水的表面積越大，變化進行得越快。
燃燒也一樣，反應是從「接觸的表面」開始進行的。包括模仿網路影片在內，絕對不要做讓粉著火的實驗。
想知道更多的人 ― 術語、算式，以及和課本的關聯從國中理化到大學專業課程，清楚標示每一段屬於哪個程度
- 國中國中理化會學到的範圍
- 高中高中「化學」會學到的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或課本專欄的內容
- 大學高中不會教，大學專業課程（燃燒工程、安全工程）的內容
- 研究連大學也不當成「定論」來教，目前研究者還在調查的話題
國中術語：這個現象有名字
- 粉塵爆炸：可燃的粉漂浮在空氣中時著火，火焰一口氣擴散而爆炸的現象。
- 表面積：物體表面的面積總和。同樣的量，分得越細就越大。
- 爆炸下限濃度：空氣中的粉比這個濃度更稀，火焰就無法在顆粒之間傳遞的臨界濃度。
國中高中用算式確認：1立方公分的粉，表面積有多大？
假設把同樣體積的塊狀物，切成邊長相同的小立方體，計算表面積的總和。
| 用符號寫 | S ＝ 6 × V ÷ d |
| 用文字寫 | 表面積總和 ＝ 6 × 總體積 ÷ 1顆粒子的大小 |
| 這個式子從哪來 | 1顆粒子有6個面，面積是「6 × d²」，粒子數是「V ÷ d³」。相乘後會消掉一個 d，變成粒子越小、面積越大的形式 |
| S（符號） | 表面積的總和。單位是平方公分 |
| V（符號） | 總體積。這裡是 1 立方公分（約一顆方糖） |
| d（符號） | 1顆粒子的大小（邊長）。塊狀時是 1 公分，細粉是 0.001 公分（0.01毫米） |
| 1張明信片的面積 | 10公分 × 14.8公分，等於 148 平方公分 |
| 爆炸下限濃度（多數的粉） | 據說每1立方公尺約數十公克 |
| 6 × V（V＝1） | 6 × 1 ＝ 6 |
| 塊狀時（d＝1公分） | 6 ÷ 1 ＝ 6 平方公分 |
| 粉狀時（d＝0.001公分） | 6 ÷ 0.001 ＝ 6000 平方公分 |
| 變成幾倍 | 6000 ÷ 6 ＝ 1000 倍 |
| 相當於幾張明信片 | 6000 ÷ 148 ≒ 40.5 張 |
| 一邊排幾顆粒子 | 1 ÷ 0.001 ＝ 1000 顆 |
| 粒子總數（長×寬） | 1000 × 1000 ＝ 1000000 顆 |
| 粒子總數（再×高） | 1000000 × 1000 ＝ 1000000000 顆 |
一顆方糖分量的粉，大約分成10億顆粒子，擁有約40張明信片大的「燃燒入口」。每把粒子縮小到十分之一，這個面積就再增加10倍。
| 6疊房間的地板面積 | 約 9.9 平方公尺 |
| 房間的體積（天花板高 2.4 公尺） | 9.9 × 2.4 ≒ 23.8 立方公尺 |
| 把1公斤（1000公克）麵粉均勻撒滿整個房間 | 1000 ÷ 23.8 ≒ 42 公克（每1立方公尺） |
即使做出「均勻飄滿整個房間」這種極端的假設，濃度也只是勉強達到所謂的下限。因此，在廚房正常使用麵粉就讓整個房間爆炸，幾乎是不可能的。不過，實際的粉塵雲並不均勻。在袋口或爐子旁邊，局部濃度會高得多。危險的是火源附近形成的「濃而小的雲」。
高中高中＋反應速率與表面積
高中在化學的「反應速率」單元會學到，有固體參與的反應，表面積越大，進行得越快。粉塵爆炸就是它的極端例子。燃燒放出的總熱量（燃燒熱）不變，只有放熱的速度大了好幾個數量級。
高中＋要著火，粉的濃度必須落在一定範圍內。太稀，火焰傳不到下一顆粒子；太濃，氧氣又不夠。這個範圍稱為爆炸極限。另外，常有人這樣整理：可燃的粉、氧氣、火源，再加上「飄起」和「密閉空間」，這5項湊齊就會爆炸。
大學表示粉塵爆炸強度的指標
在燃燒工程和安全工程中，會用最小點火能量、爆炸下限濃度、最大爆炸壓力等來比較粉的危險性。爆炸的猛烈程度，用「爆炸指數（Kst值）」表示，也就是在容器中壓力上升的最大速度，乘上容器體積的立方根。這個值幾乎不受容器大小影響的關係稱為「立方根定律」，用於設計工廠的爆炸洩壓口。至於燃燒的是顆粒表面熱分解產生的氣體，還是顆粒表面本身，據說會因粉的種類而不同。
📖 算式的推導，以及更進階的內容：粉塵爆炸（維基百科日文版） ／ 爆炸極限（維基百科日文版）
研究目前還不清楚的事
- 細到什麼程度，危險性就不再上升？ 據說粒子太小時，粒子之間會黏在一起結成塊，危險性不會一直增加。奈米尺寸的粉會怎樣，目前仍在研究中。
- 空氣擾動的影響。 即使是同樣的粉，空氣被攪亂時，火焰也會前進得更快。要在真實工廠複雜的氣流中，準確預測火焰如何加速，據說相當困難。
- 火焰會不會超過音速。 在很長的坑道或管線裡，火焰可能加速並伴隨衝擊波，轉變成「爆轟」。這個條件的了解程度，不如氣體燃料。
也就是說，這篇文章的內容，也只是「就目前所知範圍內的說明」。不過，「在火附近不要讓粉飄起來」「不要讓積粉堆積」這些對策，不管哪項研究結果都不會改變。
與課本的關聯（依程度區分）
| 程度 | 科目、單元 | 本文的哪個部分 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化「燃燒（與氧結合的變化）」 | 燃燒需要氧氣／一堆粉不易燃燒的原因 |
| 高中 | 化學「反應速率」 | 表面積越大，反應越快 |
| 高中＋ | 化學（進階）「燃燒熱、爆炸極限」 | 總熱量相同，放熱速度不同 |
| 大學 | 燃燒工程、安全工程 | 爆炸指數、立方根定律、最小點火能量 |
| 研究 | 粉體工程、燃燒科學 | 奈米粉的行為、擾動中火焰的加速 |
| ― | 與生活的關聯 | 廚房中粉的處理、工作場所的清掃、使用粉的活動 |
- 粉塵爆発 - ウィキペディア（維基百科日文版「粉塵爆炸」）
- 爆発限界 - ウィキペディア（維基百科日文版「爆炸極限」）
- 総務省消防庁（日本總務省消防廳）
- 労働安全衛生総合研究所（日本勞動安全衛生綜合研究所）「粉じん爆発・火災の防止に関する技術資料」（粉塵爆炸、火災防止技術資料）
- NFPA 652, Standard on the Fundamentals of Combustible Dust（美國防火協會）
※本文是寫給一般讀者的科學解說。文中的數值是為了幫助理解原理的參考值或概算。發生火災或事故時，請遵從消防單位、地方政府等的指示。