겨울에 우리의 손을 따뜻하게 해주는 핫팩은 어떤 원리로 열을 낼까?
우리가 흔히 알고 있는 핫팩의 종류에는 똑딱이 핫팩으로 불리는 액체형 핫팩, 흔들어 사용하는 가루형 핫팩, 충전하여 사용하는 휴대용 손나로 등이 있다.
먼저, 액체형 핫팩은 핫팩 안에 들어있는 단추처럼 생긴 금속판을 똑딱하고 눌러 따뜻하게 만드는 핫팩이다. 핫팩에 들어있는 액체는 아세트산나트륨 과포화 용액이다. 이 액체형 핫팩에는 아세트산나트륨이 너무 많이 녹아 있어 불안정한 상태이고 작은 충격에도 쉽게 과포화 상태가 깨지게 된다. 과포화 상태가 깨지게 되면 용액이 굳어지면서 결정이 만들어지는데 이때 액체에서 고체로 변하면서 에너지가 방출되고 그로 인해 따뜻함을 느낄 수 있게 되는 것이다. 핫팩 안에 들어있는 단추가 바로 용액에 충격을 주는 역할을 하는 것이다. 고체 상태로 굳어버린 핫팩은 끓는 물에 데우면 다시 아세트산나트륨 과포화 용액으로 변하여 재사용이 가능하다.
다음으로 가루형 핫팩의 원리는 핫팩 속에 들어있는 소재를 통해 알 수 있다. 핫팩 속에는 철가루 활성탄, 소금, 수분 등이 들어있다. 진공 속에 포장되어 있던 핫팩을 꺼내 공기에 노출시키면 핫팩 속에 들어있는 철과 산소가 산화 반응을 일으켜 열을 내므로 따뜻함을 느끼게 될 수 있는 것이다. 핫팩을 사용할 때 처음에 흔들어야 하는 이유는 철가루뿐만 아니라 들어있던 활성탄, 소금, 수분 등의 소재가 잘 섞이게 하고 공기와 접촉하는 면적을 커지게 해서 산화 반응을 빠르게 시키기 위함이다. 가루형 핫책은 한 번 사용하면 재사용이 불가능한 게 특징이다.
마지막으로 충전식 손난로는 전기로 열을 낸다. 손난로에 전기가 흐르게 되면 내부에 흐르는 전류가 안에 있는 저항을 만나 열을 배출시켜 따뜻해지는 원리이다. 손난로 배터리의 충전이 가능해야 되고 손난로가 손에 들어갈 정도로 작아야 하므로 사이즈, 무게, 용량을 대비하여 가장 효율적인 리튬 배터리를 사용하여 손난로를 만든다.
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