핫팩이 따뜻해지는 원리가 무엇일까요?
며칠 전부터 갑자기 추워져서 핫팩과 손난로를 사용하고 있는데요, 핫팩과 손난로가 따뜻해지는 과학적 원리가 갑자기 궁금해졌습니다.
설명해주시면 감사하겠습니다
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.
철은 산소와 만나 산화 될 때 열을 발산 합니다.
이러한 철화 산소의 산화반응열을 이용한것이 핫팩입니다.
핫팩속에는 철가루, 수분, 활성탄등이 들어 있습니다.
핫팩을 흔들거나 주무르면 철가루가 산화반을 일으키기 시작하면서 뜨거운 열을 내게 됩니다.
핫팩속에 있는 철가루가 모두 산화되면 핫팩은 식기 시작하면서 더이상 제 기능을 하지 못합니다.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
핫팩 내부에 포함된 철가루 때문입니다. 철은 공기 접촉으로 산화되면서 발열을 하게 됩니다. 특히 핫팩에 들어 있는 철은 미세해서 빠른 속도로 발열을 할 수 있는겁니다.
- 핫팩 안에 있는 철가루로 따뜻해질 수 있습니다.
철은 공기와 접촉하게 되면 산화하기 시작하는데, 이것이 발열 반응입니다.
이때 발생하는 열이 1g당 약 1.7kcal 의 열을 발생시킨다고 합니다.
또한 철가루의 산화반응이 잘 일어나는 촉매 역할을 하는 탄화수소나 소금도 일부 포함되어 있습니다.