흔들거나 터뜨리면 따뜻해지는 핫팩의 원리가 알고 싶어요.

Question

겨울에 아주 추울 때 흔들거나 터뜨리면 따뜻해지는 핫팩이 원리가 어떻게 되는지 알고 싶어요. 어떻게 해서 그렇게 따뜻함이 오래 가나요.

Answer 1

핫팩은 화학반응을 이용해 발열하는 기능을 가진 제품입니다. 일반적으로 핫팩은 내부에 철분, 숯, 염소산나트륨 등 발열성분과 물, 식염 등의 성분이 포함되어 있습니다. 이때 발열성분과 물, 식염이 혼합되면서 화학반응이 일어나면서 열이 발생합니다. 이때 발생한 열에 의해 핫팩이 따뜻해집니다.

흔들거나 터뜨리면 따뜻해지는 핫팩의 경우, 핫팩 내부에 있는 발열성분과 물, 식염이 혼합되지 않고 분리된 상태에서 보관되고 있습니다. 이때 흔들거나 터뜨리면 핫팩 내부의 발열성분과 물, 식염이 혼합되면서 화학반응이 일어나 열이 발생합니다. 그리고 핫팩은 발열 후에도 일정 시간동안 따뜻함을 유지할 수 있도록 설계되어 있습니다. 이를 위해 핫팩 내부에 열을 보존할 수 있는 재료가 사용되고 있습니다.

하지만 핫팩의 발열은 일정 시간동안 유지되다가 점차적으로 식어나게 되며, 핫팩을 다시 사용하기 위해서는 처음과 같은 과정을 거쳐야 합니다. 따라서 핫팩은 일회용 제품으로, 발열 후에는 폐기하는 것이 안전합니다.

Answer 2

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

부직포로 된 주머니 형태로 이루어져 있고, 안에는 철가루와, 물, 소금, 활성탄이 들어있습니다.

이 난로의 간단한 원리는 철을 녹슬게 만들어서 발열할 수 있도록 만드는 것인데요.

여기서 한 가지 궁금한 점이 생기실텐데, 철이 녹스는 것과 열이 발생하는 것은 무슨 차이가 있을까요?

바로 녹이 스는 것은 철이 산화하는 것인데요.

화학적인 면에서 철과 산소가 결합해 산화철이 되는 과정을 말하며, 산화하는 과정에서 열과 빛이 발생한다고 해요.

하지만 일반적으로 일어나는 산화과정은 굉장히 느리게 진행이 되기 때문에 우리들이 느끼지 못한다고 하는데요.

그래서 핫팩의 안에는 활성탄과 물, 소금이 들어있고, 이것들이 산화반응이 잘 일어날 수 있도록 촉진시켜주는 촉매 역할을 한다고 합니다.

게다가 난로 안에는 철성분들이 가루형태로 되어있어 표면적이 넓어지기 때문에 산소와 철이 잘 결합할 수 있도록 하는 최적의 환경을 만들어주죠.

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이로 인해서 난로가 따뜻해 지는 것이랍니다.

Answer 3

안녕하세요. 박병윤 과학전문가입니다.

핫팩원리는 핫팩 안에 들어 있는 철이 공기와 접촉하여 산화되는 과정에서 열이 발생한다고 합니다.

보통 철의 산화는 천천히 진행되기 때문에 열이 발생하는 것을 빠르게 느끼기 어렵지만, 손난로 안에 들어 있는 철은 조금만 흔들어주어도 빠른속도로 산화되고, 온도가 급격히 높아져 따뜻함을 느낄수있다고 합니다.

감사합니다.

Answer 4

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

핫팩 안에 들어있는 가루의 정체는 철 가루입니다. 그리고 촉매도 들어가 있습니다.

핫팩의 원리는 제가 과학시간에 배우기론 밀봉이 되어있던 핫팩을 뜯으면 핫팩 안에 있던 철 가루가 밖에 공기를 만나서 반응을 하게 되고, 핫팩을 흔들게 되면 철 가루와 촉매가 혼합이 됩니다. 그래서 핫팩은 따뜻해지지요.

Answer 5

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.핫팩은 내부에 담긴 화학물질 반응으로 열을 발생시켜 따뜻함을 유지하는 제품입니다. 대부분의 핫팩은 철분 분말과 물, 소금, 나트륨 아세테이트 등의 화학물질로 이루어져 있습니다.

핫팩은 사용 전에 손으로 부드럽게 흔들어야 하는데, 이는 핫팩 내부에 있는 화학물질을 혼합하고 반응시키기 위한 작업입니다. 철분 분말과 물, 소금, 나트륨 아세테이트 등이 혼합되면, 화학반응으로 발생하는 열에 의해 핫팩이 따뜻해지게 됩니다.

이러한 화학반응은 일종의 발열 반응으로서, 화학물질이 결합하는 과정에서 에너지가 방출되어 열이 발생합니다. 이 과정에서 발생하는 열은 핫팩 내부에서 저장되어 핫팩을 따뜻하게 유지합니다.

핫팩의 따뜻함은 사용 시간에 따라 다르게 유지됩니다. 일반적으로 핫팩은 30분에서 2시간 정도 사용할 수 있으며, 사용 시간이 길수록 발열 반응이 약해져서 따뜻함이 줄어듭니다. 따라서, 핫팩을 사용한 후에는 신선한 공기가 흐르는 장소에 보관하거나, 뜨거운 물에 담그거나 전자레인지에 올려 데우면 다시 사용할 수 있습니다.

Answer 6

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.

핫팩은 일반적으로 내부에 담긴 첨단 적층 물질인 나트륨 아세테이트가 고체 상태로 존재하면서, 물질의 결정화된 구조가 유지됩니다. 이것이 핫팩의 “시드”라고 불리는 것입니다.

핫팩을 흔들거나 터뜨리면, 시드에 충격을 주어 물질 내부의 결정화된 구조가 불안정하게 됩니다. 이렇게 되면 고체 상태에서 물질이 액체 상태로 변화하며, 이 과정에서 나타나는 열에 의해 핫팩이 따뜻해지게 됩니다.

Answer 7

안녕하세요. 원형석 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 오래입니다 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 어렵고 손난로 안에 들어 있는 철은 가루 형태로 조금만 흔들어주어도 빨리 산화되고 그 과정에서 온도가 급격히 높아지게 되는 것이다.

Answer 8

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

핫팩에는 철이 가장 많이 포함되어 있으며, 이 철은 공기 중에 노출되어 있어도 산소와 만나 산화되는 물질 중의 하나 입니다.

철과 산소가 만나 녹이슬 때 열이 발생되게 되는데 핫팩은 바로 이 원리를 이용하게 됩니다.

Answer 9

안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.

핫팩은 엔도서미크 반응을 이용해 발열하는 제품으로, 일회용으로 사용됩니다. 핫팩 안에는 철 분말, 물, 버너, 활성탄 등의 물질이 들어 있습니다.

핫팩을 사용하기 전에, 핫팩 안의 철 분말과 물이 섞이도록 흔들어야 합니다. 이 과정에서 철 분말은 물과 반응하여 산화되고, 이 산화반응에 의해 발열이 일어납니다. 이렇게 발열된 핫팩은 30분에서 1시간 정도 따뜻함을 유지할 수 있습니다.

핫팩의 발열 원리는 엔도서미크 반응(Endothermic Reaction)이라고 부릅니다. 이는 화학반응 중 열을 흡수하는 반응을 의미합니다. 핫팩의 엔도서미크 반응에서 철 분말과 물이 반응하면서 열이 흡수되고, 이 때 발생한 열에 의해 핫팩이 따뜻해지게 됩니다.

따라서 핫팩은 한번 사용하면 버리는 일회용 제품으로, 발열된 시점부터 일정 시간 동안 따뜻함을 유지할 수 있습니다

Answer 10

안녕하세요. 이만우 과학전문가입니다.

두가지 모두 경험을 해 보셨는지 모르겠지만...핫팩은 크게 2종류가 있습니다.

하나가 똑딱이 핫팩이라고...팩 안쪽에 액체를 채우고, 그 안에 금속으로 된 판을 넣는데..

그것을 눌러 똑딱거리게 하면 갑자기 액체가 하얀색으로 변하면서 액체가 딱딱하게 다른 물질로 변하면서 따뜻하게 되죠

이 액체가 바로 아세트산나트륨이라는 물질인데요..과포화용약이라고도 합니다.

용액상태가 불안정해 작은 작극에도 반응해 고체화가 이루어지고 가지고 있던 열을 밖으로 방출하게 되는데요

이 용액도 마찬가지로 고체가 되면서 열을 밖으로 방출하면서 발열효과는 내는 것입니다.

두번째는 우리가 흔히 많이 사용하는 부직포로 된 주머니 형태의 핫팩인데요..철가루와 물,소금 활성탄이 들어 있습니다.

쉽게 설명드리면...철을 녹슬게 만들어서 발열하게 만드는 것입니다.

철이 녹이 슨다는 것은 철이 산화한다는 것이고 산화는 빛과 열을 발생하는데..이 정도 규모의 산화 속도는 느리기 때문에 잘 느끼지 못하고 서서히 열이 발생하게 되는 것이죠.

그럼..활성탄과 소금은 무슨 역할을 하느냐?... 바로, 산화 촉진제라고 보시면 됩니다..촉매역할을 하는 것이죠.

설명이 도움 되었으면 좋겠네요.^^