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핫팩 제품 속에 있는 화학 원리는 어떤 것들이 있을까요?
이번 주 내내 추워서 핫팩을 매일 하나씩 사용해서
참으로 효과를 보았는데
이런 핫팩 속에는 어떤 화학의 공식이나 원리가 작용해서
따뜻하게 되는 것인가요?
2개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
핫팩은 낮은 온도에서도 비교적 높은 수준의 열을 발생시킬 수 있는 화학적 원리를 이용한 제품입니다. 시중에는 다양한 종류의 핫팩이 있으며, 그 중에서도 가장 흔히 사용되는 두 가지 유형은 화학 반응을 이용하는 일회용 핫팩과 결정화 현상을 이용하는 재사용 가능한 핫팩입니다.
일회용 핫팩에서 발생하는 열은 대부분 산화철 반응을 이용합니다. 이러한 핫팩은 주로 산화철(Fe₂O₃), 탄소, 소금, 흡수제ㅡ종종 수분을 함유하는 버미큘라이트ㅡ를 포함하고 있습니다. 핫팩이 활성화되면, 산화철이 공기 중의 산소와 반응하여 다음과 같은 화학 반응을 일으킵니다 :
4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
이 반응은 발열 반응으로, 산화철이 산화되면서 열을 방출합니다. 탄소는 이 반응을 촉진시키는 촉매 역할을 하고, 소금은 반응 속도를 조절하여 열이 너무 빠르게 발생하는 것을 막습니다.
재사용 가능한 핫팩은 대부분 초과 냉각된 액체 상태의 아세트산 나트륨(NaC₂H₃O₂)을 포함하고 있습니다. 이 핫팩은 사용자가 금속 디스크를 클릭할 때 작은 충격이 전달되어 초과 냉각된 액체가 결정화를 시작합니다. 이 결정화 과정은 다음과 같은 발열 반응을 일으킵니다 :
NaC₂H₃O₂·3H₂O(액체) → NaC₂H₃O₂·3H₂O(고체) + 열
이 반응에서 발생하는 열을 핫팩을 따뜻하게 만들어 주며, 사용 후 핫팩을 끓는 물에 넣어 다시 액화시킴으로써 재사용할 수 있습니다.안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
핫팩의 화학 원리는 주로 철의 산화 반응에 의해 일어납니다. 핫팩 안에는 철가루, 활성탄, 염화나트륨, 톱밥, 질석, 소량의 물이 들어 있습니다. 철이 산소와 결합하면 산화철을 형성하며, 이 과정에서 열이 발생합니다.
활성탄과 소금은 철의 산화 속도를 빠르게 하는 촉매제 역할을 하며, 톱밥과 질석은 단열재로 열을 유지하는 작용을 합니다.
이러한 반응은 핫팩을 흔들면 철가루와 산소가 더 많이 만나게 되어 반응이 활성화됩니다.