内容正文:
【教学素材】
暖宝宝里面都是些啥?为什么会暖?
天渐渐冷了,各种暖手“神器”成为热销商品,今天为大家介绍一下各种“暖手宝”的发热原理,不能自取暖的,也没人给取暖的,认真学习哦。
暖手宝有物理型和化学型两大类,物理型的主要有热水袋和电热宝,通过能量转化和传递来取暖,化学型的主要是通过化学物质或化学反应来实现取暖。
一、电热宝
按储能介质分,电热宝通常分为两种:
1、固体电热宝(电热饼)
工作原理是:通过电阻丝加热保温棉等固体储能物质,使其升温,并用热敏电阻控制温度,当电流通过电阻丝时发热,当温度到达一定值时,它的电阻会急剧增大,相当于断路,停止加热,靠保温棉散发之前存储的热量取暖。
2、液体电热宝,又叫电热水袋
工作原理是:通过电阻丝加热含有电解质的水或油等液体储能物质,使其升温,然后靠液体存储的热量逐渐散热来取暖。控温方式与前面说的电热宝类似,能自动断电。袋内液体温度一般能达到65度左右。
要说明一点的是,通常的水在加热时会产生大量水蒸气,容易爆袋,加了电解质之后,水的沸点升高,也就是说高于100℃沸腾,产生的水蒸气量相对较少,减少了爆袋的危险,但还是建议加热时间不要过长,毕竟商品的质量不一定有保障。
二、不用插电的化学“暖贴”
1、“铁粉暖宝宝贴”
暖宝宝贴的主要成份是铁粉,还含有碳粉、食盐、蛭石。反应原理实际是利用铁粉的缓慢氧化(电化学腐蚀),将化学能转变为热能。铁粉装在有透气孔的无纺布袋中,使用前将外层不透气的明胶层撕掉,使铁粉与空气中氧气接触即可。碳粉会和铁粉形成原电池,食盐会加速铁的电化学腐蚀,蛭石的作用主要是为了保温。
2、掰掰热,又叫“结晶式暖手袋”
要了解结晶式暖手袋的原理,我们首先要知道什么是过饱和溶液。简单的说,就是一定条件下,饱和溶液又继续溶解溶质而不析出的状态,暖手袋里的液体就是过饱和溶液醋酸钠(CH3COONa)以及一个小铁片。
“掰掰热”的发热原理就是一种物理化学的相变,就是用溶解或者析出过程放热的现象。只要掰掰暖手宝的小铁片,就会产生动量,液体凝固的过程就是动量转化成热量了。袋里装的是过饱和溶液醋酸钠,掰动里面的金属片其实是应用摩擦消除了过饱和溶液并不稳定的“稳定”状态,使溶液在金属片表面形成微小晶核并迅速生长,消耗溶液中过饱和的那部分溶质,直至溶液进入稳定的饱和状态,这时“暖手宝”就放热了。
由于过饱和溶液不稳定,当扭动里面的金属片的时,产生的轻微震动便足以使溶质结晶,变成较稳定的固体。这个过程是放热的,所以暖手袋开始暖起来。这种暖手包用完之后,在沸水中加热约10分钟,让结晶重新变成过饱和溶液,就可以再次使用了。
学科网(北京)股份有限公司
$