來源:中國科普博覽

北京從上週開始就已經慢慢進入了零下,在寒冷的冬天裏,“美麗凍人”女孩的必備品就是暖寶寶了。但是你知道暖寶寶的“發家史”嗎?暖寶寶又是怎樣給我們帶來溫暖的呢?

從湯婆子到暖貼,一部屬於暖寶寶的“發家史”

其實在古代就已經有了暖寶寶,但是當時的暖寶寶並不像我們現在這樣便捷,而是採用熱傳遞的方式來實現取暖的,又稱爲“湯婆子”。湯婆子是在導熱的容器內裝滿熱水,通過熱傳遞的方式將水的熱量傳導給我們的身體,這僅僅是一個純物理的過程。

現代暖寶寶最初是由日本人發明的,又稱爲“暖貼”。不用火、電、水等其他能源,撕開外袋即可發熱,並能維持8-18個小時。

這類的暖寶寶利用氧化反應,從而將化學能轉變爲熱能。暖貼是由原料層,明膠層和無紡布袋三部分組成。無紡布袋是採用微孔透氣膜製作而成,它同時還有一個常規不透氣的外袋。在使用時,去掉外袋,讓內袋(無紡布袋)暴露在空氣裏,空氣中的氧氣迅速透過透氣膜與內袋的化學物質發生反應。

總的反應過程如下:

這種暖寶寶放熱的時間和溫度是由透氣膜透氧速率進行控制的。如果透氧太快,熱量就會一下放掉,而且還會燙傷皮膚;但是如果透氧速度太慢,則溫度幾乎無變化。

鐵片暖寶寶:取暖就像變魔術

在我上初中的時候,那會興起的還是一種透明的袋子裏裝着一個小鐵片(一不小心暴露了年紀),只要輕輕掰動小鐵片,袋子裏的液體就會瞬間結晶並且發熱。這對於當時還不瞭解科學的我簡直如變魔術一般。

鐵片式的暖寶寶是如何可以實現輕輕掰動鐵片就發熱呢?首先來看一下鐵片式暖手寶的主要成分:過飽和醋酸鈉溶液。

那什麼是醋酸鈉過飽和溶液呢?讓我們一起打開塵封已久的記憶。

1。 醋酸鈉溶液是混合物,但是其主要的成分爲醋酸鈉,也稱爲乙酸鈉,分子式爲CH3COONa。醋酸鈉是強電解質,極易溶於水。

2。 過飽和溶液是指一定溫度、壓力下,當溶液中溶質的濃度已經超過該溫度、壓力下溶質的溶解度,而溶質仍未析出的溶液。該現象被稱爲過飽和現象。如下圖所示硝酸鉀的溶解度曲線,位於曲線上的點爲飽和溶液,此時溶液中的溶質質量正好爲溶質的溶解度,而位於曲線上方的點,則處於過飽和狀態;位於曲線下方的點,則處於不飽和狀態。

過飽和溶液是不穩定的,如果攪拌溶液、使溶液受到振動、摩擦容器器壁,或者在溶液中投入固體“晶種”,溶液中過量的溶質就會馬上結晶析出。

對於醋酸鈉過飽和溶液來說,在固定的溫度下,醋酸鈉溶質在溶劑中是不會發生任何化學反應的。但是由於過飽和溶液中的溶質溶度過高而不穩定,極易發生變化。因此當我們掰動鐵片時,鐵片產生輕微的振動,這就會使得溶液發生化學變化從而使過飽和溶液結晶,它的結晶過程就是放熱的過程,從而會使得暖手寶發熱。放熱的持續時間約爲35-40分鐘,想要再次使用時只需要將暖手寶放在熱水裏完全融化成液體即可。

注意,不能用沸水直接燙,否則暖手寶不能完全變成液體。同時,暖手寶也並不是可以無限次重複使用的,其最大使用次數約爲50次。

使用暖寶寶,安全規則要記牢

對於醋酸鈉飽和溶液製成的暖手寶,大家在使用時都會比較擔心它的安全問題。

其實醋酸鈉對人體不會有傷害。舉個例子,死海里面的物質主要就是氯化鈉,也就是鹽,平時泡的時間長了皮膚會感到不舒服。而醋酸鈉的腐蝕性,是比氯化鈉還要低的。

在日常生活中,醋裏面的主要成分就是醋酸,鹽裏面的主要成分是鈉,也就是說醋酸鈉是大家都會經常接觸的,只是不注意而已。所以即使這種小容量的暖手寶破損,仍然對人體沒有危害。

不過,各位“凍人”女孩在使用暖手寶時還是要注意不要被燙傷哦~

參考文獻:

1。 https://baike.so.com/doc/1870436-1978364.html

2。 https://baike.so.com/doc/1484114-1569339.html

3。 http://k.sina.com.cn/article_2169891005_8155e8bd020004hrt.html

4。 http://blog.sina.com.cn/s/blog_b821227301013r0m.html

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