嘶,真是太冷了!隆冬清晨,寒風(fēng)凜冽,在去學(xué)的路上,雖然不停地向手掌哈氣,但手尖還是感到冷,這時(shí)要是有一個(gè)溫暖又方便的暖寶寶,那該多么好啊!近幾年,國(guó)內(nèi)越來(lái)越流行這種起源于日本的“暖寶寶”。那么,它到底為什么會(huì)發(fā)熱呢?
暖寶寶是利用原電池加快氧化反應(yīng)速度,使化學(xué)能向熱能轉(zhuǎn)變。它用了一種叫蛭石的礦物材料來(lái)保溫,從而使保溫時(shí)間更長(zhǎng)。由于在使用前,暖寶寶并不會(huì)發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生熱能,所以就要事先在產(chǎn)品外面套一個(gè)特別材質(zhì)做成的袋子,它由原料層、明膠層和無(wú)紡布袋組成。無(wú)紡布袋采用微孔透氣膜制作,明膠層是一個(gè)常規(guī)不透氣的外袋。要用時(shí),就去掉外袋,讓無(wú)紡布內(nèi)袋暴露在空氣中。這時(shí),空氣中的氧氣就可以通過(guò)透氣膜進(jìn)入產(chǎn)品里面。通過(guò)透氣膜的透氧速率,可以控制溫度的高低和釋放熱量的時(shí)間。要是透氧太慢,就感覺(jué)不到熱了。而要是透氧太快、熱量就會(huì)一下子都跑掉了,同時(shí)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(lèi)等,在使用后,它會(huì)變?yōu)楹诤稚腆w。
以下是暖寶寶中的物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng):
負(fù)極:Fe-2e-=Fe2+
正極:O2+2H2O+4e-=4OH-
總反應(yīng):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(shí)就是鐵。那么,鐵粉怎么會(huì)有這么神奇的功效呢?
拍打或揉捏暖寶寶時(shí),它里面的鐵粉就會(huì)和空氣中的氧氣結(jié)合,也就是出現(xiàn)“氧化反應(yīng)”(即某種物質(zhì)和氧氣結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的反應(yīng)),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(yīng)時(shí),都會(huì)產(chǎn)生熱量。反應(yīng)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?yàn)闀?huì)和空氣接觸并迅速產(chǎn)生反應(yīng),所以才會(huì)發(fā)出熱量。
除了暖寶寶,我們?cè)谥車(chē)梢钥吹降难趸磻?yīng)還有很多。例如:
鐵釘釘在墻上,過(guò)一段時(shí)間會(huì)生銹,這就是出現(xiàn)了氧化反應(yīng)。當(dāng)然,由于鐵釘?shù)姆磻?yīng)很慢,所以,人就感覺(jué)不到熱了。
可燃物燃燒,也是氧化反應(yīng)??扇嘉锶紵龝r(shí),有些燃燒慢,有些則燃燒得很好,基本上沒(méi)有煙霧產(chǎn)生,燃燒進(jìn)行得很劇烈,比如天然氣灶上燃起的火苗,這是因?yàn)檠鯕夂腿細(xì)庵械奈镔|(zhì)結(jié)合得很快。
而紙張、木頭燃燒時(shí)則會(huì)產(chǎn)生很多煙霧。這是由于氧氣沒(méi)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(huì)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(huì)跑到空氣中,而只留下炭渣。
煤炭中的成分復(fù)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(huì)燃燒完,于是會(huì)有固體殘留在煤渣中,這常常會(huì)使得燃燒后殘留的煤炭灰仍保持原狀。而仔細(xì)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(lái)的。
煤炭大部分都是由碳組成的。碳為黑色,有重量,所以當(dāng)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(jì)70年代的日本,有人利用化學(xué)知識(shí),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(kāi)外袋,即實(shí)現(xiàn)8~18小時(shí)、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(guó)民的生活必需品。嚴(yán)寒的冬季,人們?cè)趹?hù)外活動(dòng)時(shí),用它就可防止肌肉因過(guò)冷而緊張和手部?jī)鰝?,預(yù)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(guó)際流行趨勢(shì),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(shí)尚用品,它對(duì)腰、肩、腿、胃及關(guān)節(jié)疼痛等均有緩解作用。
寒冷的冬季,在外出時(shí),利用它可以很好地驅(qū)寒、防止凍傷,同時(shí)它有著攜帶方便、發(fā)熱持久穩(wěn)定的特點(diǎn),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。