겨울에 사용하는 핫팩의 원리는 뭔가요?
요즘 날씨가 워낙 추워져서 핫팩을 사용하고는 하는데요.
가루 타입의 흔들리기만 하면 쉽게 따뜻해지는 핫팩과 똑딱이 같이
누르면 액체가 고체가 되면서 따뜻해지는 핫팩이 있는데 이 두 종류의
원리가 뭔가요??
안녕하세요 핫팩의 원리에 대해 질문해주셨네요.
가루 타입의 핫팩의 경우에는 안에 여러 성분들이 들어있지만 가장 중요한 물질은 철가루 라고 할 수 있습니다. 철근이라던지 철로된 물질을 바깥에 오래 두면 나중에 녹스는 현상을 보신 적 있으실거예요. 이렇듯 철은 산소와 반응해 산화철로 변하면서 녹이 스는 현상이 발생하는 물질입니다. 그리고 이 과정은 원래 열을 내뿜는 과정입니다. 하지만 우리가 철이 녹슬었을 때 따뜻함을 느끼지 못하는 이유는 그것이 매우 느리게 진행되기 때문입니다. 하지만 핫팩은 이것을 이용해 유의미한 열을 만들기 위해 안에 활성탄과 같은 일종의 반응을 빨리 일으키게 해주는 물질들을 같이 집어 넣어 공기에 접촉했을 때 빠른 산화가 일어나게 만들어 핫팩을 따뜻하게 만들 수 있게 합니다. 또한 철이 큰 덩이가 아닌 가루 상태로 들어 있기 때문에 산소와 닿는 표면적이 커지는 효과가 있어 더 빠른 반응이 일어날 수 있습니다.
액체가 고체가 되면서 따뜻해지는 핫팩의 경우에는 안에 아세트산 나트륨이라는 물질이 들어 있습니다. 이 물질이 들어있다고 모두 핫팩과 같이 굳으며 열을 내는 것은 아니지만 손난로 안에는 이 물질을 굉장히 많이 녹여 과포화 상태로 만들기 때문에 불안정한 상태가 되어 작은 충격에도 쉽게 반응을 하는 상태가 되게 됩니다. 일종의 물질의 특성을 이용한 것인데요, 똑딱이를 꺾어주는 작은 충격이지만 안에 들어있던 액체가 불안정한 상태이기 때문에 쉽게 고체로 변하게 됩니다. 이렇게 액체에서 고체로 변하는 과정은 열을 밖으로 내뿜는 과정이기 때문에 손난로가 따뜻해지는 것입니다.
일단 가루형은 포장 비닐을 뜯고 흔들기만 따뜻해지는데요.
바로 철의 산화 작용 때문입니다.
시간이 경과함에 따라 철은 산소와 결합해서
녹스는 성질이 있는데 이것을 산화반응이라고 합니다.
이러한 산화반응이 핫팩을 데워주는 열이 발생하는데요.
핫팩을 흔들면 철가루가 산소가 더 빨리 접촉하고,
촉매제 활성탄과 소금을 통해서 더 빨리 반응이 일어나게 됩니다.
핫팩은 산화 반응 때문에 열이나는 것입니다...........
어떤 물질이 산소와 반응하면 일어나는 일을 산화라고 하는데요!!!!!!
핫팩안의 철가루가 공기중의 산소와 만나고
핫팩을 흔들게 되면 핫팩안에 들어있는 물이 철가루와 섞이면서
철이 녹이슬게 됩니다!!!!! 녹이 슬면서 열이 납니다....
똑딱이 핫팩은 내부에 아세트산나트륨이 들어있는데, 이 성분은 가벼운 충격에도 쉽게 고체로 변화하게 됩니다. 이때 액체에서 고체로 변하는 동안 응고열이 발생하여 이것으로 인해 핫팩이 따뜻해지는 것입니다.
가루핫팩은 철가루, 활성탄, 소금, 수분 등으로 구성되어 있는데, 봉지를 뜯으면 철가루가 산화되게 됩니다. 이때 산화된 철가루에서 발생한 열로 핫팩이 데워지게 되는 것입니다. 그래서 핫팩을 흔들어 줄 수록 산소와의 접촉이 더 많아져서 더 빨리 따뜻해 집니다.
핫팩의 원리는 바로 철(Fe)의 산화 발열반응이다.
핫팩의 주성분은 철 가루, 활성탄, 소금, 수분 등으로 만들어집니다.
핫팩의 겉 포장을 뜯고 주무르거나 흔들면 안에 있는 철 가루가 산소와 만나
빨리 산화반응을 일으키고 몇 분내 온도가 30℃에서 60℃까지 올라가게 되면서 온도가 오르는 겁니다.
흔들면 가루 같은 것이 있는데 이것이 주로 철가루가 들어있는 것이랍니다. 철가루 활성탄 소금 소량의 물 질석 톱밥이 들어있는데, 이 철이 공기에 노출되면 산소로 인해서 산화한다고 하잖아요. 이 녹이 쓰는 원리 산화하는 원리를 이용한 것이 가루형 핫팩입니다.
액체형 핫팩은 '하이포'라고 불리는 티오황산나트륨 용액을 이용합니다. 하이포는 평상시에는 물에 대한 용해도가 낮아 고체 상태로 존재하지만 가열할 경우, 물에 녹아 액체 상태가 됩니다. 녹은 하이포는 정상보다 훨씬 많은 양의 하이포를 녹이고 있는데 이렇게 포화 상태 이상으로 용질(하이포)을 녹이고 있는 상태의 용액을 ‘과포화 용액’이라고 합니다. 과포화 용액은 불안정해서 충격을 주면 그 상태가 파괴되면서 얼음 얼듯이 순간적으로 딱딱하게 변하며 결정으로 석출되는데 이때 저장하고 있던 열이 방출되어 손난로 역할을 할 수 있게 됩니다.
