핫팩을 그냥 흔들기만 했는데 어떻게 따뜻해지는 걸까

핫팩을 그냥 흔들기만 했는데 어떻게 따뜻해지는 걸까

 

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핫팩에 뭐가 들었길래 흔들면 따뜻해질까

 

겨울철 필수 아이템 중 하나인 핫팩

가벼워서 휴대하기 편하고
살짝만 흔들면 따뜻해지는 특징 때문에

오랜 시간 밖에 있어야 할 때
야외에서 일하는 사람들이
그리고 군인들이 유용하게 사용하는 아이템입니다

핫팩을 뜯어보면 이렇게 안에 까만 가루가 있는데
이것은 철가루입니다

그리고 눈에는 잘 보이지 않지만
약간의 수분과 나트륨, 활성탄 같은 것들이 들어 있습니다

https://youtu.be/Y4zmjf7DQNw

핫팩을 꺼내서 흔들면 금방 따뜻해집니다
하지만 꺼내지 않고 흔들면 아무리 흔들어도 따뜻해지지 않습니다

핫팩은 산소와 만나야 따뜻해지기 때문입니다

철은 물과 산소를 만나면 부식되기 시작합니다
이것을 산화 반응이라고 하죠

우리는 흔히 녹슨다고 표현합니다

철이 녹스는 과정에서 열이 만들어지는데
핫팩은 바로 이런 원리를 이용한 것입니다

핫팩을 뜯지 않으면 산소를 만날 수 없으니 따뜻해지지 않습니다
핫팩을 뜯어 흔들면 핫팩 안의 철가루와 수분
그리고 공기 중의 산소가 만나 철가루가 녹슬기 시작하고

열이 만들어집니다

철의 산화는 굉장히 천천히 이루어지기 때문에
일반적인 상황이라면 녹슬 때 만들어지는 열은 느낄 수 없지만

핫팩에 있는 나트륨과 활성탄이
산화 반응이 빠르게 일어나도록 만들어줘
우리가 열을 느낄 수 있는 것입니다

사실 핫팩은 흔들지 않아도 따뜻해집니다
뜯는 순간 철가루가 산소와 만나 산화 반응이 일어나기 때문입니다

물론 흔들면 철가루가 산소와 더 빨리 만나게 되니
더 빠르게 따뜻해지게 됩니다

핫팩은 1회용이기 때문에 한번 뜯으면
더 이상 사용하고 싶지 않아도 쓸 수밖에 없다고 생각할 수 있지만

결국 산소와 만나야 작동하는 것이기 때문에
지퍼백이나 밀폐 용기에 보관해 산소를 차단 시키면
핫팩의 수명을 늘릴 수 있습니다

산소를 차단시키는 건 핫팩의 전원을 끄는 것이라고 할 수 있죠

그리고 원하는 타이밍에 핫팩을 꺼내
산소를 만나게 하면 핫팩이 다시 따뜻해지게 됩니다

당연히 수명이 다해 차게 식어버린 핫팩은 해당되지 않는 사항입니다

요즘에는 잘 사용하지 않는 것 같지만
똑딱이를 이용한 재활용이 가능한 핫팩도 있습니다

똑딱이 핫팩은 투명한 액체와 금속 물질이 들어있는데
금속 물질을 똑딱하고 구부리면
액체가 고체로 변하면서 열이 발생해 핫팩이 따뜻해지게 됩니다

그리고 핫팩을 끓는 물에 넣으면 고체가 액체로 변해
다시 사용할 수 있는 핫팩으로 바뀌게 됩니다

소금은 물에 녹습니다
그런데 어느 정도 녹이다 보면 더이상 소금이 녹지 않게 되죠
이런 상태를 포화 용액이라고 합니다

이때 물의 온도를 높이면 더 많은 소금을 녹일 수 있게 됩니다
그리고 천천히 물을 식히면
같은 온도라도 더 많은 소금이 녹아있는 상태가 됩니다
이런 상태를 과포화 용액이라고 하죠

똑딱이 핫팩의 투명한 액체는 아세트산 나트륨 과포화 용액입니다
과포화 용액은 굉장히 불안정한 상태라
조금만 충격을 줘도 상태가 변해 액체가 고체로 바뀌게 되는데
이때 충격을 주는 물질이 바로 이 똑딱이입니다

액체는 고체로 될 때 열을 방출합니다
이것을 응고열이라고 하죠

즉 똑딱이 핫팩은 아세트산 나트륨 과포화 용액이
액체에서 고체로 될 때 발생하는 열을 이용한 핫팩입니다

핫팩의 온도는 평균 40도이고 최대 70도까지 올라간다고 합니다
한곳에 오래 사용할 경우 화상을 입을 수 있으니
이점은 주의해서 사용해야 합니다