안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
액체 손난로 안에는 아세트산나트륨이 물에 매우 많이 녹아 있는 과포화 용액이 들어 있습니다. 이 물질은 고온의 물에 다량 녹인 후 서서히 식히면, 온도가 낮아져도 고체로 굳지 않고 불안정한 액체 상태를 유지하는 특성이 있습니다.
여기에 들어 있는 작은 금속판을 똑딱 꺾으면 순간적인 마찰과 강력한 물리적 충격이 발생합니다. 이 충격이 기폭제가 되어 액체 속에 미세한 고체 씨앗인 결정핵을 형성합니다. 씨앗이 생기는 순간, 불안정한 상태로 존재하던 아세트산나트륨 분자들이 도미노처럼 순식간에 결합하며 하얀 고체 결정으로 변하게 됩니다.
이처럼 무질서하게 움직이던 액체 분자들이 규칙적인 고체 배열로 고정되는 과정을 응고라고 합니다. 물질이 액체에서 고체로 상태가 변할 때는 분자가 가진 에너지가 낮아지면서 남은 열을 외부로 방출해야 합니다. 손난로가 순식간에 하얗게 굳어지며 주변을 따뜻하게 만드는 열기의 정체가 바로 이 아세트산나트륨이 액체에서 고체로 응고되면서 뿜어내는 숨은 열, 즉 응고열입니다. 과포화 상태에 갇혀 있던 막대한 에너지가 금속판의 자극으로 인해 한 번에 열에너지로 전환되며 우리 손을 따뜻하게 녹여주는 것입니다.