일회용 손난로는 왜 흔들면 따뜻해지는 걸까요?
일회용 손난로는 흔들면 따뜻해지는 데요. 흔들면 발열이 되는 것은 어떤 원리에 의한 것인가요? 손난로에 어떤 성분이 들어 있어서 그런가요?
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
손난로 안에는 고운 철가루가 들어 있어 있습니다.
철가루는 산소를 만나고 첨가된 촉매제 등의 영향으로 매우 빨리 산화되고 몇 분 내에 온도가 60도까지 올라갑니다.
촉매제로는 소금과 활성탄이 사용되고, 말씀하신대로 흔들게 되면 산소를 더욱 많이 제공하며 더 빠르게 따뜻해지게 됩니다.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
일회용 손난로에는 철가루가 포함되어져 있습니다. 포장을 까면 이 때 철가루가 산소와 접하면 발열이 되기 때문입니다.
일회용 손난로는 대개 내부에 산화제와 금속 가루가 함유된 작은 주머니가 들어있는데, 이 물질들이 산화 반응을 일으키면서 열을 방출합니다. 흔들게 되면 내부의 산화제와 금속 가루가 잘 섞이게 되고, 이는 더욱 강한 산화 반응을 일으켜 더 많은 열을 방출하게 됩니다. 따라서 흔들면 따뜻해지는 것입니다.
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
액체가 열을 내며 고체가 되는 원리의 똑딱이손난로는 핫팩 손난로보다 몇 번 더 재활용이 가능하다는 장점이 있습니다. 그 원리는 재료가 '아세트산나트륨'이라는 데에 있습니다.('하이포'라고 부르는 '티오황산나트륨'을 쓰기도 합니다.) 이들은 분자가 불안정하기 때문에 충격을 받으면 쉽게 고체화된다는 특징이 있습니다. 함께 들어있는 금속 똑딱이는 충격을 주기 위한 도구입니다. 원래의 아세트산나트륨은 분말형의 고체이지만, 물에 녹이며 열을 가하면 액체가 되고, 충격을 받으면 다시 고체가 되는 것입니다. 그리고 다시 열을 가하면 또 액체가 됩니다
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
일회용 손난로 안에 있는 발열체는 화학 반응에 의해 발열됩니다. 이러한 발열체는 공기와 접촉하면 발열체에서 나오는 열이 공기를 통해 전달됩니다. 그러나, 일회용 손난로 안의 공기는 비교적 더워진 공기가 위로 떠오르고 차가운 공기가 아래로 내려가면서 대류가 일어나며, 공기가 섞이게 됩니다.
이 상황에서 손난로를 흔들면, 손난로 안의 발열체는 손난로 안에서 움직이며, 그 과정에서 새로운 발열체 영역이 공기와 접촉하게 됩니다. 또한, 흔들리는 손난로 내부에서 대류가 더욱 활발하게 일어나므로 더 많은 차가운 공기가 따뜻한 발열체에 접촉하게 되면서 더 많은 열이 전달됩니다.
결국, 손난로를 흔들면 더 많은 공기가 발열체와 접촉하게 되어 열이 전달되며, 공기가 섞이면서 대류도 더 활발해져서 일회용 손난로 안의 공기와 발열체 사이의 열 전달이 더욱 효율적으로 일어나게 됩니다. 이러한 이유로, 손난로를 흔들면 뜨거워지는 것처럼 느껴지게 됩니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.일회용 손난로는 대개 철 분말, 물, 소금, 활성탄, 베이크드클레이, 버너오일, 버너젤 등의 화학물질이 들어있는데, 이들 성분은 일회용 손난로가 발열하는 원리를 결정하는 역할을 합니다.
일회용 손난로가 발열하는 원리는 산화환원 반응입니다. 철 분말과 활성탄이 산화제 역할을 하고, 물과 소금이 환원제 역할을 합니다. 환원제가 산화제를 환원시키면서 열이 발생하는데, 이러한 반응을 산화환원 반응이라고 합니다. 일회용 손난로 내부에서 산화환원 반응이 일어나면서 발열이 일어납니다.
또한, 일회용 손난로를 흔들면 발열이 더욱 증가하는 이유는 흔들면 내부 성분이 섞이기 때문입니다.
핫팩은 엔도석시와 물 등의 화학 반응을 통해 열을 발생시키는데, 이러한 화학 반응은 일정한 속도와 주기로 일어나기 때문에 핫팩을 흔들면 내부의 화학 반응물질들이 잘 섞이고, 열이 고르게 분포되어서 핫팩 전체적으로 따뜻해지는 것입니다.
핫팩 안에는 물과 나트륨 아세테이트 등의 화학물질이 들어 있습니다. 이러한 화학물질들이 핫팩을 활성화시키기 위해서는 분자 간의 충돌과 함께 결정화가 필요합니다. 하지만 화학물질이 고르게 분포되어 있지 않으면, 결정화가 제대로 일어나지 않고 핫팩이 충분히 따뜻하지 않을 수 있습니다.
따라서, 핫팩을 흔들면 안에 있는 화학 반응물질들이 고르게 섞이게 되고, 결정화도 더욱 촉진되어 핫팩 전체적으로 더욱 따뜻해지게 됩니다. 하지만 핫팩을 흔들 때 너무 세게 흔들거나 지나치게 흔들면 화학 반응이 과도하게 진행되어 핫팩이 뜨거워져서 사용에 주의가 필요합니다.
안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.
일회용 손난로는 첨단 열화학 반응을 이용해 발열하는데, 흔들 때 따뜻해지는 이유는 반응속도의 증가 때문입니다.
일반적으로 열화학 반응은 반응물 간 분자 운동이 충분하지 않으면 반응이 일어나지 않습니다. 따라서, 일회용 손난로 안의 화학 반응이 일어날 때 충분한 열을 발생시키려면, 반응물 간 분자 운동을 촉진시켜야 합니다.
손난로를 흔들면 안의 액체가 잘 섞여 반응물 간 분자 운동이 증가하고, 그 결과로 반응속도가 증가합니다. 이에 따라 손난로 안에서 더 많은 열이 발생하며, 손난로가 더 따뜻해집니다.
또한, 손난로 안의 반응은 일정한 온도에서 일어나도록 설계되어 있습니다. 손난로를 흔들면 반응속도가 증가하고, 따라서 온도가 높아지지만, 반응이 완전히 끝나기 전에 손난로를 열면 온도가 급격히 떨어질 수 있습니다. 따라서, 손난로를 사용할 때는 안전하게 사용하기 위해 사용법을 잘 숙지하고, 지정된 시간까지 사용하고 열어야 합니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
손난로는 화학반응이 일어날 때 발생하는 열을 이용한다. 어떤 화학물질을 사용하는가에 따라 분말형과 액체형 두 가지로 나눈다.
분말형은 철분이 공기 중의 산소와 반응하여 산화(녹스는 현상)될 때 발생하는 열을 이용합니다 철이 자연적으로 산화될 때는 열이 발생하는 것을 느낄 수가 없는데녹스는 과정이 오랜 기간에 걸쳐서 서서히 일어나기 때문이다. 하지만 철분에 활성탄, 소금 등을 섞어주면 산화반응이 빠르게 일어난다. 그래서 분말형은 활성탄과 소금을 철분에 섞어서 산화반응이 빠르게 일어나도록 하여 열을 얻는 것입니다
액체형의 성분은 티오황산나트륨 용액인데 흔히 하이포라고도 불리며 식초 냄새가 납니다