惊!“暖宝宝”里竟藏着这么多化学奥秘!

节后回去上班,路程遥远加上寒风凛冽,有了暖宝宝,就什么都不用怕了。

暖宝宝的结构成分有哪些?它的发热原理到底是什么?在人教版高中化学选修4课本《化学反应原理》第四章“电化学基础”的第一节“原电池”中介绍的原电池原理,就是我们生活中常见的暖宝宝的发热原理。

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暖宝宝为什么会发热?

暖宝宝的反应原理为利用原电池加快氧化反应速度,将化学能转变为热能。简单说来,暖宝宝里面主要用碳粉、铁粉、水和食盐水,再加点添加剂组成一个原电池放电,由于没有正负极,电子无法分正负电子导出,直接形成短路,从而产生热量(原电池原理)。

为了保持温度,暖宝宝使用矿物材料蛭石来保温。因为暖宝宝在使用前不能发生反应,所以袋子材质要很特别。暖宝宝由原料层、背胶层和无纺布袋组成。

无纺布袋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—背胶层。在使用时,去掉外袋,让内袋(无纺布袋)暴露在空气里,空气中的氧气通过透气膜进入里面。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,热量一下子就放掉了,而且还有可能烫伤皮肤。如果透氧太慢,就没有什么温度了。

暖宝宝是利用铁氧化反应放热来发热。实际上,也就是根据铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀的原理。同时,利用活性炭的强吸附性,在活性炭的疏松结构中储有水蒸气,水蒸气液化成水滴流出,与空气和铁粉接触,在氯化钠的催化作用下较为迅速地发生反应生成氢氧化铁,放出热量。铁在自然条件下的氧化反应速度是缓慢的,若能加快这种反应,如设法加大铁的表面积,使用水、食盐和活性炭形成原电池来促进反应,就可以得到发热袋所需的温度,成为发热袋的热源。


取暖驱寒,也要合理使用

一般人用暖宝宝是不会有什么不良反应的,暖宝宝能给身体提供热量,敷在肩膀、腰、膝盖等地方,还能缓解关节受凉、老化。不过,糖尿病患者、小孩和老人要慎用暖宝宝。因为糖尿病患者肢体末端感觉减退,小孩和老人感觉也不灵敏,所以容易发生低温烫伤。被暖宝宝烫伤的患者以老年人居多,这与使用前大多没有仔细阅读使用方法和注意事项有关。

暖宝宝的最高发热温度可达到66℃,可持续12小时均匀放热,因此暖宝宝是严禁直接贴在皮肤上的,也不适合贴在较薄的衣服上,睡觉时也不宜使用。使用时最好每隔1小时检查一下皮肤,发现有红斑或其他不适,应立即停止使用。

明白了暖宝宝的原理之后我们可以发现,方便的背后并非隐藏着多么复杂的原理,有的时候一点简单的常识,只要应用得当,就能创造出更高的价值呢。

撰文/李瑞祥 邵红能

本文节选自《知识就是力量》杂志