⚠ 保命的科學 🔥 火與熱 不需要先備知識 閱讀約7分鐘

天婦羅油起火時澆水,
為什麼會噴出直達天花板的火柱?

一般情況下,起火了就澆水,這個做法沒錯。但唯獨廚房裡的油,澆水的瞬間,火焰會瞬間暴增好幾倍。原因可以用一個數字說明。這個數字就是 1700。

發布:2026.08.15 難度:★☆☆(不需要先備知識即可閱讀) 只有最後的折疊區塊才會出現數學式
先想像一下這個場景

傍晚的廚房。為了炸天婦羅,把鍋子放在爐上加熱,只是稍微離開一下,油就開始冒出白煙。等你驚覺不對的時候,鍋裡的油已經從鍋緣冒出火焰在燃燒。

這時反射性伸手去拿的,通常是水龍頭或旁邊的杯子。畢竟是火災,澆水就能滅火,這麼想很自然。

然而,往燃燒中的油倒入一杯水,火焰會變成直衝天花板的火柱。不但沒有滅火,反而把燃燒的油噴得四處飛濺,讓火勢蔓延到整個房間。

1
水比油重,會沉入火焰下方

水不會停留在油的表面,而是撥開油層沉到底部。那裡是超過300℃的世界。

2
水變成蒸氣時,體積會膨脹約1700倍

在鍋底瞬間變成蒸氣,把上方正在燃燒的油整團往空中噴起。這就是火柱的真相。

也就是說,水不是去滅火,而是在鍋底引發一場爆炸。接下來依序說明。

① 水下沉② 鍋底變蒸氣③ 把油噴起 水比油重 → 沉到底部 油溫超300℃ 瞬間變成蒸氣 體積膨脹約1700倍 燃燒的油四處飛濺 = 火勢蔓延整個房間 ※ 本圖為原理示意圖。實際上這三個階段在不到1秒內就會發生。
圖1:往燃燒中的油倒水時會發生的事。①水比油重所以沉到底部,②在超過300℃的鍋底瞬間變成蒸氣、體積膨脹約1700倍,③藉著這股力量把上方的油整團往空中噴起。不但沒有滅火,燃燒的油還會噴濺到整個房間。

原因1:水不是待在油的「上面」,而是跑到「下面」

回想一下沙拉油沙拉醬的瓶子。搖晃後放置一段時間,油會在上層、水在下層分開。因為油比較輕。

燃燒中的鍋子也會發生同樣的事。倒進去的水不會停留在火焰上方,而是撥開油層沉到鍋底。這一點是關鍵。如果水能停留在油的表面,像蓋子一樣阻隔氧氣,那水本來應該有助於滅火。但水會自己一頭鑽進最熱的地方。

原因2:水變成蒸氣時,膨脹的程度完全不是一般等級

油在燃燒時,溫度超過300℃。是水沸騰溫度100℃的3倍以上。

水一碰到這個溫度,根本沒有慢慢加熱的時間,一接觸瞬間就變成蒸氣。而水變成蒸氣時,體積會膨脹到大約1700倍。

把這個數字換算成熟悉的東西來感受一下。

一杯水(200 mL)變成蒸氣後
原本的水200 mL(一杯水)
變成蒸氣後(約1700倍)約 340,000 mL = 約 340 L
340 L 大概是多少一般家用浴缸(約200 L)的1.7缸
發生所需的時間幾乎是瞬間

※ 以100℃、1大氣壓計算的估算值。實際油的溫度更高,膨脹程度會更大。

相當於1.7缸浴缸的氣體,從鍋底瞬間湧出。上面還蓋著正在燃燒的油。油被無處可去的蒸氣往上推,整團被打上空中。在空中變成細小霧滴的油,表面積暴增,燃燒得更加猛烈。這就是火柱的真相。

水不是去滅火。
而是在鍋底,引發一場爆炸。
💡 一般火災時,為什麼澆水是對的

紙或木頭在燃燒時,澆水是正確的做法。這種情況下,水會停留在燃燒物的表面,蒸發時會吸走大量熱能,讓溫度下降。同時,產生的蒸氣也會阻隔氧氣。

水依然是優秀的滅火劑,這點沒有改變。只有遇到油的時候,水因為「會下沉」這個特性,才會反過來造成完全相反的效果。

那麼,應該怎麼做

✅ 按照順序做好這3件事
  1. 先關火把爐火開關關掉,先斷絕熱源的供應。不要移動鍋子。端著鍋子移動,溢出的油會讓火勢擴大,也容易燙傷。
  2. 阻隔空氣如果有適用於天婦羅油的家用滅火器,或市售的滅火毯,就用那個。沒有的話,拿大一點的鍋蓋,從面前滑過去蓋上。從上方蓋下去的話,火焰會竄到手上。
  3. 覺得撲不滅,立刻逃離並打119如果火焰已經竄出鍋子,開始燒到抽油煙機或窗簾,就放棄滅火。「好像快撲滅了」的念頭最危險。逃離時要關上房門,也要通知鄰居。
🚫 絕對不能做的事
🔎 預防勝於滅火

可以在廚房確認的事(不用火)

🧪 30秒就能完成的觀察:水和油哪個在下面
  1. 在透明杯子裡倒半杯水
  2. 慢慢倒入沙拉油
  3. 觀察油浮在上層、水沉在下層,分得很清楚。即使攪拌混合,過一會兒也一定會恢復同樣的順序

「油在上、水在下」這個順序,正是造成火柱的原因。在燃燒中的鍋子裡,水也是同樣往底部移動。請絕對不要用火來做實驗。只需要確認這個分層的結果就足夠了。

總結

不能往燃燒的油裡澆水,不是因為水「沒效」。而是因為水本身的性質:水比油重,會沉到最熱的底部,並在那裡瞬間膨脹成1700倍。

先關火。蓋上鍋蓋。不行的話就逃離並打119。
請只記住這個順序就好。

廚房的火只牽涉眼前的鍋子,但戶外的火會蔓延到遠處。關於火焰熱度能傳到多遠、火星能飄多遠,我在森林火災的文章裡做過計算。另外,即使完全沒有火源,火也可能自己產生。擦過油的布為什麼會自己燒起來,整理在油布自燃的文章中。

想知道更多 ― 用語、數學式與教科書的對應從國中理科到研究中的話題,都會明確標示屬於哪個程度
以下標籤的意思
  • 國中國中理科會學到的範圍
  • 高中高中「基礎化學」「基礎物理」會學到的範圍
  • 高中+高中「化學」「物理」,或教科書中屬於進階、專欄內容
  • 大學高中不會教、屬於大學專業科目(燃燒工程、傳熱工程)的內容
  • 研究連大學都還不當作「定論」教授、研究者目前正在調查的話題

國中用語:「閃火點」與「自燃點」不一樣

另外,炸天婦羅的溫度通常是170〜180℃。離自燃點還有一段差距,但如果就這樣放著不管持續加熱,幾分鐘到十幾分鐘內就會補上這個差距。

國中高中為什麼水會下沉 ― 密度

水的密度約為 1.0 g/cm³,食用油大約是 0.91〜0.92 g/cm³。油比較輕,所以水在下、油在上分開。這正是國中理科「密度」概念在發揮作用的場景。

順帶一提,加熱後的油會變得更輕(因為受熱體積會膨脹)。300℃的油和水之間密度差更大,所以水會沉得更快。

高中用算式確認:一瓢水,能產生多少公升的氣體

「不能把水倒進油裡」是大家都知道的常識。但實際會發生多激烈的事呢?一旦換算成數字,就會發現遠比想像中更劇烈。

① 先從基本數字開始

水變成蒸氣時,體積約膨脹1700倍

原本水的體積1 g = 1 cm³(單位為cm³,等同1 mL)
變成蒸氣後的體積約 1700 cm³(單位為cm³,即1.7 L)
倍率約 1700 倍(無單位,只是比值)

液態水中,分子之間緊密黏著擁擠在一起。變成蒸氣後,這種結合解開,分子自由飛散,同樣的量占用的空間卻暴增好幾個數量級。

這裡重要的是,這種膨脹是「邊推擠邊發生」的。會把上方的油整團往上推。

② 代入數值求解
不小心掉進去的水設為一大匙 = 15 mL
變成蒸氣時的體積15 × 1700 = 25500 mL
換算成公升25500 ÷ 1000 = 25.5 L

一大匙水,就能產生25公升的氣體。相當於12瓶2公升寶特瓶的量,在鍋底一瞬間產生出來。

這股氣體從油的下方往上噴出。油被推起,變成細小油粒噴散到空中。散布在空中的油因為充分接觸空氣,會瞬間猛烈燃燒。這就是火柱的真相。不是油「發生爆炸」,而是水把油打上天空。

③ 為什麼會「瞬間」發生

如果水下沉之後是慢慢加熱,或許還有時間應對。但實際上是瞬間發生的。看看需要多少熱量,就能明白原因。

讓1 g水變成蒸氣所需的熱量約 2260 J
1 g油從300℃降到100℃釋放的熱量2.0 × 200 = 400 J
讓1 g水蒸發所需的油量2260 ÷ 400 ≒ 5.7 g

只要水周圍大約6 g左右的油降溫,就足夠了。不需要整鍋的油都冷卻。接觸的瞬間,光是附近那一點油就能供應足夠的熱量。

所以根本沒有「倒進去之後稍微等一下再想」的時間。下沉、沸騰、噴起,是一氣呵成連續發生的。

④ 水為什麼會下沉,也用數字確認一下
水的密度約 1.0 g/cm³
食用油的密度約 0.92 g/cm³
差1.0 − 0.92 = 0.08 g/cm³

水比較重,所以水一定會沉到油的底部。而且熱油受熱膨脹,會變得更輕。300℃的油和水之間差距更大,水會沉得更快。

也就是說,水會直奔最熱的地方(鍋底),在那裡引發①②③的連鎖反應。條件可說是完全具備。

起火時,請先關火並遠離現場。絕對不要澆水。這個計算顯示的,不是水「沒效」,而是水會「讓情況惡化」。

高中「1700倍」是怎麼算出來的

這個數字不是靠背誦,而是可以計算出來的。用的是高中化學學到的氣體概念。

1 mol水(18 g = 18 cm³)變成100℃、1大氣壓的蒸氣時
液態水1 mol的體積18 g ÷ 1.0 g/cm³ = 18 cm³
氣體1 mol的體積(0℃、1大氣壓)22.4 L = 22,400 cm³
換算成100℃(查理定律)22,400 × 373 ÷ 273 ≒ 30,600 cm³
體積比30,600 ÷ 18 ≒ 1,700 倍

也就是說,「1700倍」是單靠水的摩爾質量,和氣體1摩爾的體積這兩個數字就能算出來的值。若以油的溫度300℃來計算,數字會更大(約2,600倍)。

高中+為什麼會「瞬間」變成蒸氣 ― 潛熱與溫差

讓水蒸發,除了要加熱到100℃,還需要額外大量的熱(蒸發熱,約2,260 kJ/kg)。一般來說,這會成為緩衝的時間。

但對手是超過300℃的大量油。溫差超過200℃,加上油的熱容量很大,所需的熱量瞬間就能供應,無法形成緩衝時間。

再加上,進入油中的水滴四周完全被油包圍。在這種無處可逃的環境中產生的蒸氣,會直接轉化成把上方油往上推的力。同樣的水量,灑在開放空間和在油底沸騰,結果完全不同。

大學這個現象的名稱 ― 油沫沸溢與沸溢

燃燒中的油層中進水後劇烈噴濺的現象,在消防與燃燒工程領域稱為油沫沸溢(slop over)。石油儲槽火災時,底部積存的水受熱後發生同樣現象,稱為沸溢(boil over),這兩者是長期以來備受研究的重大風險。

相關的專門領域包括:水滴在高溫表面不穩定沸騰的膜沸騰與萊頓弗羅斯特現象,以及噴起的油變成霧狀燃燒的噴霧燃燒,這些都屬於大學傳熱工程、燃燒工程的內容。飛濺的油滴愈細小,表面積愈大,燃燒就愈猛烈。

研究尚未有定論的事 ― 「把水變成霧就能滅油類火災」的矛盾現象

前面一直寫「油絕對不能澆水」,但事實上,把水變成非常細小的水霧(水霧滅火)噴灑,是可以撲滅油類火災的。事實上,商用廚房和機房中確實有使用水的滅火設備。同樣是水,為什麼會出現完全相反的結果?

安全規則中有不少這種「刻意簡化」的例子。了解背後的原因,也能看出遵守規則的意義所在。

與教科書的對應(依程度)

程度科目・單元本文對應段落
國中理科・密度/狀態變化/燃燒與氧氣水下沉的原因、變成蒸氣時體積增大、蓋上鍋蓋能滅火的原因
高中基礎化學・物質量(mol)/氣體體積自己算出「1700倍」
高中基礎物理・熱量與比熱有溫差時熱傳遞得更快
高中+化學・氣體定律/物理・潛熱用查理定律進行溫度修正、蒸發熱2,260 kJ/kg
大學燃燒工程・傳熱工程油沫沸溢、沸溢、膜沸騰、噴霧燃燒
研究滅火技術研究(未解決)水霧發揮滅火作用的條件,以及轉為爆炸的界線
―防災・安全教育先關火→蓋鍋蓋→逃離並打119、滅火器的種類
參考・出處
  1. 日本總務省消防廳(総務省消防庁)及各地消防本部針對「天婦羅油火災」的注意呼籲、住宅防火相關宣傳資料。
  2. 日本獨立行政法人製品評価技術基盤機構(NITE,製品評價技術基盤機構)及國民生活中心(国民生活センター)針對烹調油過熱、起火的再現實驗與注意呼籲。
  3. 依日本消防法令規定的滅火器適用火災分類(A類火災=一般火災、B類火災=油類火災、C類火災=電器火災)。
  4. 日本瓦斯石油機器工業會(日本ガス石油機器工業会)等機構針對烹調油過熱防止裝置(Si感應瓦斯爐)的說明。
  5. 燃燒工程標準教科書中關於沸溢/油沫沸溢的記述,以及 NFPA 針對水霧滅火設備的相關標準。

※ 自燃點、閃火點、蒸發熱等數值,會因油的種類與測量條件而有所差異。本文列出的是一般常用的參考值。

※本文為一般大眾取向的科學解說。實際火災發生時的應對,請依照消防機關的指示,以及滅火器、滅火用品的使用說明進行。文中提到的實驗,請僅限於不使用明火的範圍。文中列出的數值,僅作為理解原理的參考。