흔드는 핫팩은 어떤 원리로 발열이 되는 것인가요?
안녕하세요
겨울철 추운 곳에 캠핑을 가면 필수품으로 핫팩을 가져가는데요.
문득 궁금한데 이 핫팩은 어떤 과학적인 원리로 흔드는 것으로만 발열이 되는 것인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.
부직포 같은 포장에 가루가 들어있는 핫팩은 보통 철가루와 활성탄, 염류 등이 들어 있습니다. 철이 산화반응을 할 때 열이 발생하는 것을 이용한 것입니다. 이때 활성탄과 염류가 촉매역할을 해줍니다. 철가루와 수분이 만나서 산화철이 되는데 염류가 더해져서 촉진시켜줍니다. 이는 철이 소금물과 만나면 녹이 더 잘 발생하는 것과 같은 원리입니다. 활성탄은 산소를 더 많이 공급해주는데 산소가 연소를 가속시키듯 철이 산화하는 것을 촉진시키게 됩니다.
핫팩을 사용 후 문제점도 남겨보겠습니다. 한 번 산화반응이 끝나면 다시 열을 발생시키지 못하기 때문에 일반 쓰레기와 함께 소각장으로 보내집니다. 포장재로 쓰이는 부직포 또한 재활용이 불가능한 재질인데 주요 성분이 레이온, 폴리에스터 등입니다. 레리온은 생상과정에서 유독가스가 발생하며, 폴리에스터는 플라스틱 성분으로 생산과 소각시 유해물질이 발생합니다. 되도록 사용을 자제하고 방한 의류 등으로 보온효과를 높여주는 것이 좋을 것으로 생각됩니다.
안녕하세요. 조사를 해본 결과 핫팩은 흔드는 것으로만 발열이 되는 것이 맞습니다. 핫팩의 원리는 철의 산화 발열반응입니다. 핫팩의 주성분은 철가루, 활성탄, 소금, 수분 등으로, 포장지를 뜯고 흔들면 철가루가 산소와 만나 산화반응을 일으키면서 열을 발생합니다.
철가루는 공기 중에 노출되면 산소와 만나 산화되어 산화철로 변합니다. 이 과정에서 에너지가 방출되는데, 그 에너지가 열에너지의 형태로 나타납니다. 활성탄은 철가루의 산화반응을 촉진하는 역할을 합니다. 소금은 수분을 흡수하는 역할을 하여 산화반응이 더 활발하게 일어나도록 합니다. 조사를 해본 결과 도움이 되셨다면 좋아요 추천 부탁드립니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
흔드는 핫팩의 경우 안에 철가루와 톱밥, 기타 촉매들이 들어있어, 철가루가 공기와 만나 산화되면서 열이나도록 돕습니다.
철가루가 산화되는 반응은 발열반응이기에 주변에 뜨거운 열기를 전파하게 됩니다.안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.
흔드는 핫팩, 또는 소위 말하는 '클릭' 핫팩은 "물리적 화학반응"을 이용하여 열을 생성합니다. 이러한 핫팩의 내부에는 주로 수산화나트륨(NaOH)이나 아세트산 칼슘(Ca(CH3COO)2)과 같은 화학물질이 들어있습니다. 또한 작은 금속 판도 함께 들어 있습니다. 핫팩을 흔들거나 클릭할 때, 금속 판에 압력이 가해져서 판이 구부러지고 이것이 화학 반응의 촉매 역할을 합니다. 이로 인해 내부의 화학물질들 사이에서 반응이 일어나면서 열(발열 반응)을 방출하게 됩니다. 일단 이런 형태의 발열 반응이 시작되면, 모든 화학물질들 사이에서 연쇄적으로 반응이 일어나면서 계속해서 열을 방출하게 됩니다. 그 결과로 우리가 핫팩으로부터 따스함을 느낄 수 있는 것입니다. 다 사용한 후에는 다시 원래 상태(즉, 액체 상태)로 되돌리기 위해 보통 끓는 물에 담가서 가열합니다. 이렇게 하면 내부의 화학물질들 사이에서 거꾸로 반응(즉, 용융 반응)이 일어나면서 다시 액체 상태로 돌아갑니다.
핫팩(Hand warmer)은 화학반응을 기반으로 발열되는 제품입니다. 이러한 핫팩은 주로 철을 산화시키는 화학 반응을 활용합니다. 아래는 일반적으로 사용되는 철을 산화시키는 핫팩의 원리입니다.
철 산화: 핫팩 내부에는 철 분말과 다른 성분들이 함께 들어있습니다. 이 중 철 분말은 산화되기 쉬운 상태로 준비되어 있습니다.
공기 산소와의 상호작용: 핫팩을 흔들거나 압력을 가하면 핫팩 내의 철 분말이 공기 산소와 상호작용합니다.
열 발생: 철과 공기 산소 간의 화학 반응으로 열이 발생합니다. 이 열은 핫팩 주위로 방출되어 주변을 따뜻하게 만듭니다.
이러한 화학 반응은 비교적 빠르게 일어나며, 핫팩을 활성화시키기 위해서는 흔들거나 압력을 가하는 것이 필요합니다. 핫팩은 주로 추위를 느끼는 경우 손이나 다른 부위를 따뜻하게 유지하고, 야외 활동이나 캠핑 시에 따뜻함을 제공하는 데 사용됩니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.
흔드는 핫팩은 철의 산화 반응을 이용하여 발열이 되는 것입니다. 핫팩의 주성분은 철 가루, 활성탄, 소금, 수분 등으로 이루어져 있습니다. 핫팩의 겉 포장을 뜯고 주무르거나 흔들면, 안에 있는 철 가루가 산소와 만나 산화 반응을 일으키기 시작합니다. 이때 철과 산소가 가지고 있는 에너지의 합이 산화철이 가지고 있는 에너지보다 크기 때문에, 그 차이만큼의 에너지가 방출됩니다. 이때 방출되는 에너지의 대부분이 열에너지의 형태를 띠기 때문에 주변의 온도가 올라가는 발열반응이 되는 것입니다.
철 가루는 산화 반응을 활발히 일으키기 위해 고운 분말 형태로 되어 있습니다. 또한, 활성탄과 소금은 촉매제 역할을 하여 산화 반응을 촉진합니다. 수분은 산화 반응을 위해 필요한 습기를 공급합니다.
흔드는 핫팩을 흔들 때 더 따뜻해지는 이유는 철 가루가 산소와 더 많이 만나 산화 반응이 활성화되기 때문입니다. 흔들면 철 가루가 부직포의 구멍을 통해서 산소와 만나게 되고, 산화 반응이 더 활발하게 일어나기 때문에 온도가 더 빨리 올라가게 됩니다.
흔드는 핫팩은 한 번 사용하면 다시 사용할 수 없지만, 사용하기 간편하고 휴대하기 편리하다는 장점이 있습니다. 또한, 화학 반응을 이용한 발열 방식이기 때문에 환경 오염이 적다는 장점도 있습니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
핫팩은 흔드는 것으로만 발열이 되는 것입니다. 핫팩의 주성분은 철 가루, 활성탄, 소금, 수분 등으로 이루어져 있습니다. 핫팩의 포장지를 뜯고 주무르거나 흔들면 안에 있는 철가루가 산소와 만나 산화반응을 일으키고 열이 발생하는 것입니다.
