Q. 핫팍이 필요한 날씨가 됐네요. 핫팩의 과학적 원리?
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.일회용 핫팩은 부직포 주머니에 가루가 들어 있는 형태가 일반적이다. 핫팩은 꺼내어 흔들거나 주무르면 열이 발생하기 시작하고, 3~4시간 정도 열이 지속된다. 핫팩은 제품에 따라 40도에서 60도까지 열을 발생시키기 때문에 겨울이 시작되면 핫팩을 미리 챙겨 두는 사람들이 있을 정도로 겨울 필수품으로 자리 잡은 지 오래다. 그렇다면 핫팩은 어떤 원리로 따뜻한 열을 발생시키는 것일까? 답은 바로 핫팩 안에 있는 철가루에 있다.핫팩 안에 들어 있는 철은 공기와 접촉하면 점차 산화되기 시작하는데, 이 과정에서 1g당 1.69kcal의 열이 발생한다고 한다. 일반적인 철의 산화는 아주 천천히 진행되기 때문에 열이 발생하는 것을 느끼기 어렵지만, 손난로 안에 들어 있는 철은 가루 형태로 조금만 흔들어주어도 빨리 산화되고 그 과정에서 온도가 급격히 높아지게 되는 것이다.특히 핫팩에 들어 있는 가루들은 아주 곱고 미세한데, 핫팩을 흔들면 주머니 밖 외부 공기와 만나면서 빠른 속도로 철가루가 산화될 수 있기 때문이다. 또한 핫팩에는 탄소가루와 소금, 물 등이 포함되어 있는데, 이러한 물질들은 산화가 빨리 이루어지도록 돕는 촉매 역할을 해 손난로가 더욱 더 빠르게 열을 낼 수 있도록 도와준다고 한다. 이렇게 미세한 철들이 들어간 핫팩은 사용 전에 공기가 잘 투과되지 않도록 포장해서, 제품을 운반하거나 보관할 때 산화 반응이 일어나지 않도록 한다.
Q. 추울때 왜 두꺼운옷 하나보다 덜두꺼운 옷 여러개를 겹쳐입는게 따뜻한가요?
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.옷을 단일로 입는것보다, 여러겹을 입으면 그 사이사이 공기층이 생기게되죠. 그렇다보니, 다른 물질보다 열전달이 덜 되어 열을 잃는 것이 덜 하다보니, 같은 두께라면 여러겹을 껴입는게 더 따뜻할 수 있습니다. 다만, 1겹짜리 옷이 단열이 더 좋은 소재라면 여러겹보다 더 열을 안잃겠죠 ㅎㅎ.. 무조건적으로 여러겹이 따뜻한건 아니랍니다!