똑딱해서 따뜻하게 만드는 손난로의 원리는 무엇인가요?
동전 같은 쇠를 똑딱거리면 뜨거워지는 손난로가 있는데요.
어릴적 많이 썼던 것인데, 지금은 잘 안보이더라구요.
이런 손난로의 원리는 어떤것인가요?
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
내부에 들어있는 액체는 보통 하이포라 불리는 티오황산나트륨이 들어가고 때로는 아세트산나트륨이 이용되기도 합니다.
그리고 내부 쇠단추는 액체에 충격을 주는 역할입니다.
티오황산나트륨은 상온에서 고체로 존재하지만 에너지를 제공하면 액체로 변화하고, 받아들인 열에너지를 방출하지 않고 그대로 가지는 성질을 가집니다.
하지만 고체여야 하는 물질이 액체로 있으며 상당히 불안정한 상태가 되는데, 여기에 작은 충격을 주면 즉시 고체로 변하며 열에너지를 방출하는 것입니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
똑딱이 손나로는 과포화 상태의 초산나트륨 용액이 들어 있으며 금속판을 누르면 작은 충격이 스위치 역할을 해 급격한 결정화가 일어납니다 이 과정에서 발열 반응이 일어나며 손난로가 따뜻해지는 원리로 물리적 상태 변화에 따른 잠열이 방출되는 겁니다
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
손난로를 사용할 때는 피에조 전극 발열체를 똑딱거리면서 전기를 발생시키고, 이로 인해 발열체가 가열되어 열을 발생시키게 됩니다.
손난로 안에는 코일이나 스프링과 같은 메커니즘이 내장되어 있습니다. 쇠를 똑딱거리는 동작은 코일 또는 스프링을 압력으로 압축하고 풀어주는 것을 반복하는 것입니다. 이 과정에서 코일 또는 스프링은 신축력을 가지고 있으며, 압력을 가하면 압축되고 압력이 풀리면 다시 원래의 상태로 돌아갑니다.
이러한 압축과 신축의 반복은 에너지를 생성합니다. 손난로 내부에서 발생한 에너지는 마찰로 인해 열로 변환되고, 이로 인해 손난로의 표면이 뜨거워집니다. 손난로를 똑딱거릴 때마다 발생하는 에너지가 누적되면서 열이 쌓이고, 그 결과로 손난로가 뜨거워지는 것입니다.