李瑞祥+邵紅能
寒冷的冬天里,有一個可以取暖的物品,這大概就是人生中最幸福的事情了!你還害怕寒風凜冽時不敢出門嗎?有了暖寶寶,你就什么都不用怕了。暖寶寶的結構成分有哪些?它的發(fā)熱原理到底是什么?在人教版高中化學選修4課本《化學反應原理》第四章“電化學基礎”的第一節(jié)“原電池”中介紹的原電池原理,就是我們生活中常見的暖寶寶的發(fā)熱原理。
暖寶寶的反應原理為利用原電池加快氧化反應速度,將化學能轉變?yōu)闊崮?。簡單說來,暖寶寶里面主要用碳粉、鐵粉、水和食鹽水,再加點添加劑組成一個原電池放電,由于沒有正負極,電子無法分正負電子導出,直接形成短路,從而產生熱量(原電池原理)。
為了保持溫度,暖寶寶使用礦物材料蛭石來保溫。因為暖寶寶在使用前不能發(fā)生反應,所以袋子材質要很特別。暖寶寶由原料層、背膠層和無紡布袋組成。無紡布袋是采用微孔透氣膜制作的。它還得有一個常規(guī)不透氣的外袋—背膠層。在使用時,去掉外袋,讓內袋(無紡布袋)暴露在空氣里,空氣中的氧氣通過透氣膜進入里面。放熱的時間和溫度就是通過透氣膜的透氧速率進行控制的。如果透氧太快,熱量一下子就放掉了,而且還有可能燙傷皮膚。如果透氧太慢,就沒有什么溫度了。
暖寶寶是利用鐵氧化反應放熱來發(fā)熱。實際上,也就是根據鐵在潮濕空氣中發(fā)生吸氧腐蝕的原理。同時,利用活性炭的強吸附性,在活性炭的疏松結構中儲有水蒸氣,水蒸氣液化成水滴流出,與空氣和鐵粉接觸,在氯化鈉的催化作用下較為迅速地發(fā)生反應生成氫氧化鐵,放出熱量。鐵在自然條件下的氧化反應速度是緩慢的,若能加快這種反應,如設法加大鐵的表面積,使用水、食鹽和活性炭形成原電池來促進反應,就可以得到發(fā)熱袋所需的溫度,成為發(fā)熱袋的熱源。
我們在使用暖寶寶時,一旦揭開那張貼紙,空氣就會透過原本被密閉的氣孔進入暖寶寶,鐵粉以及其他原料在空氣作用下迅速發(fā)生化學變化,產生熱量,“反應完了,熱量也沒了,所以加了蛭石來保溫。”從暖寶寶的材料來看,只要按照科學的使用方法和正確的步驟使用,暖寶寶應該是沒有副作用的,但劣質產品可能會使用工業(yè)鐵粉,所以消費者最好不要買很便宜的那種產品。
一般人用暖寶寶是不會有什么不良反應的,暖寶寶能給身體提供熱量,敷在肩膀、腰、膝蓋等地方,還能緩解關節(jié)受涼、老化。不過,糖尿病患者、小孩和老人要慎用暖寶寶。因為糖尿病患者肢體末端感覺減退,小孩和老人感覺也不靈敏,所以容易發(fā)生低溫燙傷。被暖寶寶燙傷的患者以老年人居多,這與使用前大多沒有仔細閱讀使用方法和注意事項有關。
暖寶寶的最高發(fā)熱溫度可達到66℃,可持續(xù)12小時均勻放熱,因此暖寶寶是嚴禁直接貼在皮膚上的,也不適合貼在較薄的衣服上,睡覺時也不宜使用。使用時最好每隔1小時檢查一下皮膚,發(fā)現有紅斑或其他不適,應立即停止使用。
明白了暖寶寶的原理之后我們可以發(fā)現,方便的背后并非隱藏著多么復雜的原理,有的時候一點簡單的常識,只要應用得當,就能創(chuàng)造出更高的價值。endprint