嘶,真是太冷了!隆冬清晨,寒風凜冽,在去學的路上,雖然不停地向手掌哈氣,但手尖還是感到冷,這時要是有一個溫暖又方便的暖寶寶,那該多么好??!近幾年,國內(nèi)越來越流行這種起源于日本的“暖寶寶”。那么,它到底為什么會發(fā)熱呢?
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暖寶寶是利用原電池加快氧化反應速度,使化學能向熱能轉(zhuǎn)變。它用了一種叫蛭石的礦物材料來保溫,從而使保溫時間更長。由于在使用前,暖寶寶并不會發(fā)生反應而產(chǎn)生熱能,所以就要事先在產(chǎn)品外面套一個特別材質(zhì)做成的袋子,它由原料層、明膠層和無紡布袋組成。無紡布袋采用微孔透氣膜制作,明膠層是一個常規(guī)不透氣的外袋。要用時,就去掉外袋,讓無紡布內(nèi)袋暴露在空氣中。這時,空氣中的氧氣就可以通過透氣膜進入產(chǎn)品里面。通過透氣膜的透氧速率,可以控制溫度的高低和釋放熱量的時間。要是透氧太慢,就感覺不到熱了。而要是透氧太快、熱量就會一下子都跑掉了,同時還可能讓使用者發(fā)生燙傷。暖寶寶里面的成分有氯化鈉(NaCl)固體、碳粉、三氧化二鐵(Fe2O3)固體以及含鎂鋁的鹽類等,在使用后,它會變?yōu)楹诤稚腆w。
以下是暖寶寶中的物質(zhì)發(fā)生的反應:
負極:Fe-2e-=Fe2+
正極:O2+2H2O+4e-=4OH-
總反應:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓
2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
暖寶寶被叫作“神奇暖爐”,它里面含有的黑色粉末功勞不小,這些粉末其實就是鐵。那么,鐵粉怎么會有這么神奇的功效呢?
拍打或揉捏暖寶寶時,它里面的鐵粉就會和空氣中的氧氣結(jié)合,也就是出現(xiàn)“氧化反應”(即某種物質(zhì)和氧氣結(jié)合時產(chǎn)生的反應),從而產(chǎn)生一種新物質(zhì),叫作“氧化鐵”。
不論是什么物質(zhì),在出現(xiàn)氧化反應時,都會產(chǎn)生熱量。反應速度越快,產(chǎn)生的熱量也就越多。暖寶寶中的粉末狀鐵粉,就是因為會和空氣接觸并迅速產(chǎn)生反應,所以才會發(fā)出熱量。
除了暖寶寶,我們在周圍可以看到的氧化反應還有很多。例如:
鐵釘釘在墻上,過一段時間會生銹,這就是出現(xiàn)了氧化反應。當然,由于鐵釘?shù)姆磻苈?,所以,人就感覺不到熱了。
可燃物燃燒,也是氧化反應。可燃物燃燒時,有些燃燒慢,有些則燃燒得很好,基本上沒有煙霧產(chǎn)生,燃燒進行得很劇烈,比如天然氣灶上燃起的火苗,這是因為氧氣和燃氣中的物質(zhì)結(jié)合得很快。
而紙張、木頭燃燒時則會產(chǎn)生很多煙霧。這是由于氧氣沒有和紙張、木頭中所含有的碳很好地結(jié)合的緣故??諝庵械难鯕夂吞荚叵嘟Y(jié)合,會變成一氧化碳和二氧化碳。碳在常溫情況下是固體,在與氧結(jié)合成一氧化碳或二氧化碳后會跑到空氣中,而只留下炭渣。
煤炭中的成分復雜,除了碳,還有硫黃、鈣、鎂等,這些物質(zhì)有的不燃燒,有的則會燃燒完,于是會有固體殘留在煤渣中,這常常會使得燃燒后殘留的煤炭灰仍保持原狀。而仔細看炭灰,則能看到上面的很多小孔,它們就是碳跑出去后留下來的。
煤炭大部分都是由碳組成的。碳為黑色,有重量,所以當碳和氧氣結(jié)合成了二氧化碳,消失以后,留下的炭灰就不再是原本的黑色了,而且正是這部分碳使煤炭在燃燒前后的重量出現(xiàn)差異。
在20世紀70年代的日本,有人利用化學知識,發(fā)明了一種取暖袋,叫暖身寶,又叫取暖袋、便利懷爐。它不用電、火、水或其他能源,小孩和老人都可安全使用,只要撕開外袋,即實現(xiàn)8~18小時、平均溫度52攝氏度的發(fā)熱?,F(xiàn)在,暖寶寶已經(jīng)成為日本國民的生活必需品。嚴寒的冬季,人們在戶外活動時,用它就可防止肌肉因過冷而緊張和手部凍傷,預防感冒,或者緩解腰、腿、肩痛和其他生理病痛。
利用暖寶寶取暖驅(qū)寒已成為國際流行趨勢,它成為使用最安全、最便捷的貼身發(fā)熱器具以及熱敷理療時尚用品,它對腰、肩、腿、胃及關節(jié)疼痛等均有緩解作用。
寒冷的冬季,在外出時,利用它可以很好地驅(qū)寒、防止凍傷,同時它有著攜帶方便、發(fā)熱持久穩(wěn)定的特點,每天只要貼上薄薄的一片,就能滿足人們一整天的御寒要求了。