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2023年11月24日 星期五 出版 上一期  下一期
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生活中的化学
暖手宝和暖宝宝的化学原理

  说到御寒,除了衣物之外,还有两种东西咱们不得不提,一是暖手宝,一是暖宝宝。它们的名字听着很像,可是作用原理却大不相同。

  在寒冷的冬天,为了保暖,人们穿上羽绒服,戴上帽子、围巾、手套……有人手中还多了一样新式“武器”:各种可爱的卡通形状的暖手宝。这种暖手宝不用电,也不用灌热水,只需将袋中的一个小金属片轻轻掰几下,袋中的液体就会迅速变成固体,同时会放出热量,这种热乎乎的感觉能持续一个小时左右。在寒冷的冬季里,手里捧着这样一个暖手宝真的很舒服呢。但是,这里面隐藏着什么化学原理呢?是那个金属片的魔力还是里面的液体有什么奥秘?

  暖手宝能发热的关键是袋中的液体,原来这是醋酸钠的过饱和溶液,由于过饱和溶液浓度太高,所以很不稳定,处于介稳状态。掰动金属片会产生震荡,溶液中过量的溶质便会很快地析出。这一过程会放出热量。醋酸钠过饱和溶液在急速结晶的过程中放出的热量甚至可使周围的温度升到50摄氏度。但是,在溶解的过程中,进行的是吸热反应。所以,只须将结晶后的暖手袋放在沸水中加热5-10分钟再次成为过饱和溶液,就可以循环反复使用了。市场上的取暖产品五花八门,取代了传统的热水袋。有充电的热宝,有可重复使用的暖手宝,市场上还出现了一次性使用的暖宝宝贴片。有些爱美的女士,将这种暖宝宝贴片贴在内衣上,就会持续发热。即使穿着单薄,也不会感觉冷了。这又蕴含着哪些科学道理呢?我们已经揭开了可重复使用的暖手宝的秘密,那么暖宝宝贴片的秘密又是什么呢?为什么暖宝宝贴片不能重复使用呢?

  暖宝宝贴片是由原料层、明胶层、无纺布袋三部分组成的,原料层置于无纺布袋内,明胶层用于使贴片黏附在衣服上。原料层是由铁、石、活性炭、无机盐、水等合成的混合物,无毒、无副作用,可在空气中氧气的作用下发生放热反应。无纺布袋的特点是均匀不漏、透气性好。明胶层选用优质胶涂层,黏结牢固,不会污损衣物。这个发热原理其实跟铁生锈是一样的。铁生锈的过程是被氧化的过程,会放出热量。活性炭与铁和无机盐、水构成原电池,铁作负极,活性炭粉作正极,发生一系列的化学反应,放出热量。如果您有兴趣,不妨把使用后的暖宝宝贴片拆开看看,里面黑色的粉末是不是变成了铁锈的红色。 

  暖宝宝贴片的袋子是采用微孔透气膜制作的。它还得有一个常规不透气的外袋。在使用时,去掉外袋,让内袋(也就是透气膜袋子)暴露在空气里,空气中的氧气通过透气膜进入到里面,然后发生化学反应,放出热量。放热的时间和温度就是通过透气膜的透氧速率进行控制的。如果透氧太快,短时间产生热量过多,温度升高太快,有可能烫伤皮肤。如果透氧太慢,产生热量过少,温度太低,就起不到什么作用了。因为这个过程是不可逆的,所以这种贴片是一次性的。另外,只要打开包装接触空气反应就开始了,所以大家注意了,一定要用的时候再打开包装。

  ■文/首都师范大学附属丽泽中学 张红英

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