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暖暖包為什麼打開後就會自己發熱?

文/Tr.Vivi 親子科學 | Vivi 老師

Tr.Vivi 親子科學・科學解答

一次性暖暖包主要利用鐵的「氧化反應」,而且這是一種會釋放熱量的「放熱反應」。 拆開外包裝後,空氣中的氧氣進入暖暖包,和裡面的鐵粉發生類似生鏽的反應。反應過程會把化學能轉成熱,因此暖暖包就會慢慢升溫。

暖暖包裡沒有電池,也沒有插電,拆開包裝後卻能自己熱上好幾個小時。

它的熱其實不是事先儲存在裡面,而是拆封之後才開始透過化學反應產生。

為什麼暖暖包沒拆開時不會發熱?

常見的一次性暖暖包裡,主要會有鐵粉,另外還會加入水、鹽、活性碳和蛭石等材料。

其中真正提供熱量的主角是鐵。

外包裝還沒拆開時,能進入的氧氣非常少,所以鐵的氧化反應進行得很慢。

一旦拆開密封外袋,空氣就能穿過內袋進去,鐵粉開始接觸氧氣,氧化反應也就跟著加快。

鐵生鏽平常很慢,為什麼暖暖包可以這麼快變熱?

關鍵之一是裡面用的不是一整塊鐵,而是非常細的鐵粉。

鐵變成粉末後,和空氣接觸的總表面積大幅增加,同一時間就有更多鐵可以和氧氣反應。

水和鹽也會幫助這個氧化反應進行得更順利、更快速。

因此暖暖包裡的鐵,雖然本質上也是在進行類似生鏽的氧化反應,但速度比一塊鐵慢慢生鏽快得多,短時間內釋放出的熱量就足以讓我們明顯感覺到溫度上升。

為什麼暖暖包不會一下子把熱全部放完?

暖暖包並不是讓鐵粉毫無限制地接觸大量氧氣。

內袋的透氣程度、鐵粉顆粒大小,以及鹽、水、活性碳、蛭石等材料的比例,都會影響氧氣進入速度和氧化反應的快慢。

常見配方會讓反應維持在適當速度,使熱量不是一次全部釋放,而是慢慢產生好幾個小時。

所以暖暖包能維持多久、最高會多熱,本質上都和「氧化反應進行得多快」有關。

參考資料

  1. 環境部化學知識地圖|寒冬裡溫暖小手的暖暖包
  2. 國立臺灣大學科學教育發展中心|暖暖包的原理
  3. Journal of Chemical Education|A Second Look at the Kinetics of the Iron–Oxygen Reaction

本文由 Tr.Vivi 親子科學原創整理,引用請註明出處:Tr.Vivi 親子科學(trvivi.com)。

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