⚠ 守護生命的科學 🔥 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?

火災發生時澆水滅火,通常是正確的做法。但唯獨廚房裡的油起火時,澆水的瞬間,火勢會暴增好幾倍。原因只用一個數字就能說明,那個數字是 1700。

發布:2026.08.15 難易度:★☆☆(不需先備知識即可閱讀) 公式只出現在最後的折疊區塊
先想像一下這個場景

傍晚的廚房裡,為了炸天婦羅而開火的鍋子,只是稍微離開視線一會兒,油就開始冒出白煙。還沒意識到發生什麼事時,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,澆水就會滅火,這麼想很自然。

但是,往燃燒中的油澆下一杯水,火焰會變成直達天花板的火柱。不但沒有滅火,反而把燃燒中的油四處噴濺,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,而是撥開油層一路沉到鍋底。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個往空中吹起。這就是火柱的真相。

也就是說,水不是去滅火,而是在鍋底發生爆炸。讓我們依序來看。

① 水下沉② 鍋底變蒸氣③ 把油噴起 水比油重 → 沉到鍋底 油 超過300℃ 瞬間變成蒸氣 體積膨脹約1700倍 燃燒的油四散飛濺 = 火勢蔓延整個房間 ※ 本圖為示意圖。實際上這三個階段不到一秒就會發生。
圖1:往燃燒中的油倒水後會發生的事。①水比油重所以沉到鍋底,②在超過300℃的鍋底瞬間變成蒸氣,體積膨脹約1700倍,③靠著這股勢頭把上方的油整個往空中吹起。別說滅火了,燃燒的油反而會四處噴濺到整個房間。

原因1:水不是待在油的「上面」,而是去「下面」

想想沙拉醬瓶吧。搖晃後靜置一段時間,會分成上層是油、下層是水。因為油比較輕。

燃燒中的鍋子裡也會發生同樣的事。倒入的水不會浮在火焰上方,而是撥開油層一路沉到鍋底。這才是關鍵所在。如果水能停留在油的表面,像蓋子一樣隔絕氧氣,那水本該有助於滅火。但水卻會自己潛入最熱的地方。

原因2:水變成蒸氣時,膨脹程度完全不是同一個等級

油起火燃燒時,溫度已經超過300℃。是水沸點100℃的3倍以上。

水一旦碰到這個溫度,沒有慢慢升溫的時間,一接觸的瞬間就會變成蒸氣。而水變成蒸氣時,體積會膨脹到大約1700倍。

我們把這個數字換算成生活中熟悉的東西來感受一下。

一杯水(200 mL)變成蒸氣時
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 有多少相當於一般家用浴缸(約200 L)1.7缸
發生所需的時間幾乎是一瞬間

※ 此為以100℃、1大氣壓計算的估算值。實際油溫更高,膨脹幅度會更大。

相當於1.7缸浴缸的氣體,從鍋底一瞬間湧出。上方還壓著正在燃燒的油。油被無處可去的蒸氣往上推,整團被打上空中。在空中化成細微霧狀的油,表面積一口氣增加,燃燒得更加猛烈。這就是火柱的真相。

水不是去滅火的。
水是在鍋底引發爆炸的。
💡 為什麼一般火災時澆水是對的

紙或木材燃燒時,澆水是正確的處理方式。這種情況下,水會停留在燃燒物的表面,蒸發時奪走大量熱能,讓溫度下降。同時,產生的蒸氣也會隔絕氧氣。

水依然是優秀的滅火劑,這點不會改變。只有碰到油的時候,水因為「會下沉」這個性質,反而造成完全相反的效果。

那麼,該怎麼做才對

✅ 按照順序 ― 三件事
  1. 先關火關掉爐火開關,先切斷熱源供應才是第一步。不要移動鍋子。拿起來搬動的話,溢出的油會讓火勢擴大,也容易燙傷。
  2. 隔絕空氣如果有專用於天婦羅油的家用滅火器或市售滅火毯,就使用它們。如果沒有,就用大一點的鍋蓋從靠近自己的一側滑著蓋上去。從上方直接蓋下去,火焰會往手的方向竄。
  3. 覺得無法處理時,立刻逃離並報119如果火焰已經竄出鍋外,開始延燒到抽油煙機或窗簾,請放棄滅火。「好像快滅了」這種想法最危險。逃離時記得關門,並通知附近的人。
🚫 絕對不能做的事
🔎 預防起火的方法

可以在廚房親自確認的事(不需用火)

🧪 30秒能做的觀察:水和油哪一個在下面
  1. 在透明杯子裡倒入半杯水
  2. 慢慢倒入沙拉油
  3. 觀察油在上、水在下的清楚分層。即使攪拌混合,過一段時間後也一定會恢復同樣的順序

這個「油在上、水在下」的順序,就是火柱發生的原因。燃燒中的鍋子裡,水也是同樣朝鍋底沉下去。絕對不要用火來做實驗。只確認這個分層現象就足夠了。

總結

不能往燃燒中的油澆水,不是因為水「沒有效果」。而是因為水比油重,會沉到最熱的鍋底,並在那裡瞬間膨脹成1700倍,這是水本身的性質所造成的。

先關火。蓋上蓋子。不行就逃離並報119。
請只記住這個順序。

廚房的火只牽涉眼前這個鍋子,但室外的火會蔓延到更遠的地方。關於火焰熱度能傳到的範圍和火星飛散的距離,我們在森林大火的文章中做了計算。此外,即使完全沒有明火,也可能自己起火。沾了油的布為何會自己燒起來的原理,整理在油布自燃的文章裡。

想了解更多 ― 用語、公式與教科書的對應從國中理化到研究中的議題,都清楚標示屬於哪個層級
以下標籤的意義
  • 國中國中理化課會學到的範圍
  • 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
  • 大學高中不會學到、屬於大學專業科目(燃燒工程、傳熱工程)的內容
  • 研究即使在大學也不是「定論」、而是研究人員目前正在調查中的議題

國中用語:「閃火點」與「自燃點」不一樣

另外,炸天婦羅的油溫通常是170〜180℃。離自燃點還有一些差距,但若放著開火不管,數分鐘到十幾分鐘內這個差距就會被填滿。

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,所以會分層成水在下、油在上。這正是國中理化教的「密度」概念在發揮作用。

順帶一提,加熱後的油會變得更輕(溫度升高體積會增加)。300℃的油和水之間密度差會進一步拉大,水會沉得更快。

高中用公式確認:一匙水,能產生多少公升的氣體

「油裡不能加水」人人都知道。但到底會發生到什麼程度?一旦換算成數字,就會發現比想像中激烈得多。

① 先從基本數字開始

水變成蒸氣,體積會膨脹約1700倍

原本的水體積1 g = 1 cm³(單位為 cm³,等於 1 mL)
變成蒸氣後的體積約 1700 cm³(單位為 cm³,等於 1.7 L)
倍率約 1700 倍(無單位,純粹是比值)

液態水的分子緊密相連,擠在一起。變成蒸氣後,這些連結鬆開,分子自由飛散,同樣的量佔據的空間卻天差地別地增加。

這裡重要的是,這個膨脹是「邊推開邊發生」的。它會把上方的油整團往上推。

② 代入數值來計算看看
不小心滲入的水設為1大匙 = 15 mL
變成蒸氣後的體積15 × 1700 = 25500 mL
換算成公升25500 ÷ 1000 = 25.5 L

一大匙的水,會產生25公升的氣體。相當於12瓶2公升寶特瓶的量,在鍋底一瞬間就生成了。

而這些氣體從油的下方往上噴湧。油被往上推,變成細小的顆粒四處飛濺到空中。飄散到空中的油充分接觸空氣,於是一口氣猛烈燃燒。這就是火柱的真相。不是油「爆炸」了,而是水把油打上了天。

③ 為什麼是「瞬間」發生

如果水沉下去之後是慢慢升溫,那還有機會來得及。但實際上是瞬間發生的。只要看一下所需的熱量就能明白原因。

把1 g的水變成蒸氣所需熱量約 2260 J
1 g的油從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

水周圍只要大約6 g的油冷卻,熱量就夠了。不需要整鍋油都降溫。接觸的瞬間,附近少量的油就能提供所需的熱。

所以根本沒有「加進去之後稍微等一下、想一想」的時間。下沉、沸騰、噴起,會連成一串瞬間發生。

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
差值1.0 − 0.92 = 0.08 g/cm³

水比較重,所以水必定會沉到油的最底部。而且熱油因為受熱膨脹,體積變大,密度會更輕。300℃的油和水之間的差距會更大,水會沉得更快。

也就是說水會直直朝最熱的地方(鍋底)前進,然後在那裡發生①②③的連鎖反應。可以說條件已經齊全到不能再齊全。

一旦起火,請先關火並遠離現場。絕對不要澆水。這些計算說明的是,水不是「沒有效果」,而是「會讓情況惡化」。

高中「1700倍」是怎麼算出來的

這個數字不是用來背的,而是可以算出來的。用高中化學學到的氣體概念就能推算。

水 1 mol(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」是只靠水的摩爾質量,加上1摩爾氣體的體積這兩個數字就能推算出來的值。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 ― 潛熱與溫度差

讓水蒸發,除了達到100℃,還需要額外大量的熱(蒸發熱,約2,260 kJ/kg)。一般而言這應該能爭取一些時間。

但對手是超過300℃的大量油。溫度差超過200℃,加上油的熱容量大,所需的熱量瞬間就能供應,無法爭取到時間。

而且,進入油中的水滴被油完全包圍。在這個無處可逃的空間裡產生的蒸氣,就會直接轉化成把上方油往上推的力量。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 ― 溢沫(slop over)與沸溢(boil over)

燃燒中的油層一碰到水便激烈噴起的現象,在消防與燃燒工程領域稱為溢沫現象(slop over)。石油儲罐火災中,積在底部的水受熱也會引發同樣現象,稱為沸溢現象(boil over),兩者都是長久以來被研究的重大風險。

相關的專業領域包括水滴在高溫表面不穩定沸騰的膜態沸騰、萊頓弗羅斯特現象(Leidenfrost effect),以及被噴起的油化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。飛濺的油滴越細小,表面積越大,燃燒就越猛烈。

研究尚未定論的事 ― 「把水變成霧就能滅油火」的矛盾現象

前面一直強調「油裡絕對不能加水」,但其實把水噴成極細的霧(水霧,water mist)噴灑時,反而能滅掉油類火災,這一點是已知的。實際上,商業廚房和引擎室等場所就使用以水為基礎的滅火設備。同樣是水,為什麼會出現完全相反的結果?

安全規則中,有些就是這種「刻意簡化」的內容。了解其背後的原因,也能讓人明白遵守規則的意義。

與教科書的對應(依層級)

層級科目・單元本文對應段落
國中理化・密度/物質狀態變化/燃燒與氧氣水下沉的原因、變成蒸氣體積增加、蓋上鍋蓋能滅火的原理
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・熱量與比熱溫度差越大,熱傳導越快
高中+化學・氣體定律/物理・潛熱用查理定律修正溫度、蒸發熱2,260 kJ/kg
大學燃燒工程・傳熱工程溢沫現象、沸溢現象、膜態沸騰、噴霧燃燒
研究滅火技術研究(未解決)水霧能滅火的條件,以及轉為爆炸的界線
―防災・安全教育關火→蓋上蓋子→逃離並報119、滅火器的種類
參考資料・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」的注意宣導、住宅防火相關公開資料。
  2. 日本獨立行政法人製品評價技術基盤機構(NITE,製品評価技術基盤機構)及國民生活中心(国民生活センター)針對調理用油過熱、起火進行的再現實驗與注意宣導。
  3. 依日本消防法令規定的滅火器適用火災分類(A類火災=普通火災、B類火災=油類火災、C類火災=電氣火災)。
  4. 日本瓦斯石油器具工業會(日本ガス石油機器工業会)等機構針對調理用油過熱防止裝置(Siセンサーコンロ,Si感測爐)的說明。
  5. 燃燒工程標準教科書中關於沸溢現象(boil over)/溢沫現象(slop over)的記述,以及NFPA(美國國家防火協會)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,會因油的種類與測定條件而有所差異。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。實際火災發生時的判斷,請依消防機關的指示以及滅火器、滅火用品的使用說明為準。文中的實驗請勿使用明火,僅止於不使用火的範圍。文中列出的數值為幫助理解原理的參考值。