핫팩은 어떤 원리로 따뜻해지나요?
날씨가 쌀쌀해지고 있는데 이제 조금 더 추워지면 핫팩을 이용하게 되는데 이러한 일회용 핫팩은 어떤 재료가 들어가고 따뜻해지는 원리가 무엇인가요?
핫팩의 원리에 대해 답변드리면..
주머니 난로는 고운 쇳가루를 이용한 고체형 난로와 아세트산나트륨(Sodium Acetate)을 이용한 액체형 난로로 크게 2가지 방식으로 나눌 수 있다.
고체형 난로에는 쇳가루와 탄소가루, 염화나트륨 등이 들어 있는데 이를 잡고 흔들면 주머니 속의 고운 쇳가루가 공기 중의 산소와 반응하면서 열을 만들어 내는 산화 작용을 하게 된다. 이때 염화나트륨은 철의 산화 작용을 더욱 빨리 촉진 시키는 역할을 하며 이렇게 산화된 쇳가루는 다시 사용할 수 없다. 그래서 고체형 난로는 대부분 일회용이다.
이에 반해 아세트산나트륨을 이용하는 액체형 난로는 고체형 난로에 비해 여러 번 사용할 수 있는데 이는 액체형 난로에 사용되는 발열 물질의 특성 때문이다. 액체형 난로에 사용되는 아세트산나트륨은 초산 냄새가 나는 무색의 결정을 가진 고체다. 고체 상태의 아세트산나트륨에 물을 넣고 가열하면 물에 녹는 과정에서 가열한 열을 흡수하게 된다. 이때 과포화된 아세트산나트륨 용액은 물과 같이 투명한 액체 상태를 유지하게 되는데 용기나 비닐봉지 같은 곳에 담아 둘 수 있다. 그러나 외부의 작은 충격이 용액에 가해지게 되면 아세트산나트륨 용액은 물이 얼음 얼듯 순간적으로 딱딱한 고체 형태로 변하게 된다.핫팩이 열을 내는 기본 원리는 철가루가 공기중의 산소와 만나 산화되는 과정, 즉 녹이 슬면서 열을 발생시킨다.
원래 자연상태의 녹은 굉장히 서서히 스는데, 활성탄과 소금이 촉매역할을 해서 그 속도를 빠르게 만든다.
그래서 손난로의 속포장은 공기중의 산소와 맞닿을 수 있게, 구멍뚫린 부직포이다.
또 톱밥과 질석은 단열재 역할을 하고, 규조토는 수분을 유지하는 기능을 한다.
1g의 철이 산화되면, 약 1.7Kcal의 열이 발생하는데, 한번 사용한 핫팩, 즉 이미 산화된 핫팩은 다시 사용하지 못한다.
또 일명 똑닥이 손난로라고 불리는 액체 핫팩은 안에 과포화 상태의 아주 불안정한 ‘아세트산 나트륨이 있다.
이 물질은 약간의 충격에도 쉽게 굳어 고체로 변하는데, 액체로 녹을 때, 흡수했던 열을 고체로 변하면서 열을 밖으로 내보내며 따뜻해진다.
이외에도 USB충전식 손난로나 스마트폰의 CPU를 이용한 발열앱도 있는데, 아무래도 뜨거운 정도나 지속시간 때문인지, 아직까지는 가루형 즉 일회용 핫팩이 가장 잘 팔리고 있다고 한다.
안녕하세요. 빛나라하리입니다.
핫팬츠에 안에 들어 있는 철은 공기와 접촉하면 점차 산화되기 시작하는데 이 과정에서 1g당 1.69kcal 열이 발생한다고 합니다.
