히읗

핫팩을 그냥 흔들기만 했는데 어떻게 따뜻해지는 걸까

뇌를 채워줄 은덩어리 지식들 은근한 잡다한 지식입니다

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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

겨울철 필수품 핫팩! 핫팩이 따뜻해지는 원리는?

- 핫팩은 어떻게 흔들기만 해도 따뜻해질까 -

예전 겨울을 생각하면

이정도로 춥지 않았던 것 같은데

최근 몇번의 겨울은 과거의 겨울보다 훨씬 더 추워진 느낌이 드네요

장갑, 모자, 목도리로 무장을 해보지만

추위를 이기는 것은 쉽지 않습니다

겨울이 되어서 사둔 장갑은

다음 겨울에 다시 끼려고 하면 사라져서 다시 사고

또 사고 그랬던 기억이 나네요

여담이지만 작년에 지하철 앞에서 샀던 5천원짜리 장갑은

농속에 잘 모셔논 덕분에 이번 겨울에도 유용하게 쓸 수 있을 것 같습니다

요즘에는 스마트폰이 필수품이 되어서 장갑도 스마트폰이 되는 장갑이 많이 나오곤 하죠

정말 신기하게도 제가 산 장갑은 스마트폰용이 아닌데

장갑을 끼고 스마트폰을 하면 작동이 됩니다

그것도 10개 손가락 중 단 한손가락만요

굉장한 럭키로 그 손가락 중 하나가 검지 손가락입니다

뭐 어쨌든..

이제는 이불밖은 위험해라는 말이 생길정도로

겨울이 너무 추워졌습니다

이불 밖으로 나가지 않는 것이 정말 제일 안전하긴 하지만

학교에 가거나 출근을 해야하는 상황

지인들과의 약속 때문에 이불 속에만 있을 순 없습니다

스마트폰으로 정말 많은 업무가 가능해졌지만

아직 인간은 이불 속에서만 살 수없나봅니다

이럴 때 필요한 것은 핫팩이죠

군대에 있을 때 핫팩을 정말 많이 이용했는데

최근에는 사회에 나와서도 핫팩을 자주 구매하는 것 같습니다

급식먹을 시절에는 무슨 쇠같은게 들어있어서

그거를 똑딱 하면 안에 들어있는 액체가 굳으면서 따뜻해지는 손난로를 많이 사용했는데

요즘에는 흔들어서 사용하는 핫팩을 자주 사용하는 것 같네요

핫팩이 비싼 것도 아니고

똑딱이 손난로는 좀 번거롭고 그래서 그럴까요

흔들어서 사용하는 핫팩은 어떤 원리로 따뜻해지는 걸까요

잠깐 흔들기만 했는데 점점 열이나기 시작하더니

어느순간 후끈후끈 거리죠

최고조에 다다르면 맨손으로 만지는 것은

너무 뜨거운 정도까지 가는 것도 있습니다

핫팩안을 뜯어보신 분들이 계실수도 있을 것 같은데요

핫팩을 찢어서 안을 보면 까만 가루같은 것이 있습니다

이것은 철가루인데요

핫팩 안에는 철가루를 포함해서 소량의 물, 소금, 활성탄 등등이 들어있습니다

핫팩은 산화 반응 때문에 열이나는 것입니다

어떤 물질이 산소와 반응하면 일어나는 일을 산화라고 하는데요

핫팩안의 철가루가 공기중의 산소와 만나고

핫팩을 흔들게 되면 핫팩안에 들어있는 물이 철가루와 섞이면서

철이 녹이슬게 됩니다

철이 녹이슬때 열이 발생하는데요

이것은 불이 탈때 열이 나는 것과 같은 원리입니다

불이 탈때 나오는 열은 굉장히 뜨거워서 우리가 잘 느낄 수 있는 반면

산화 반응의 경우 아주 천천히 일어나기 때문에

우리가 열을 느끼는 것은 쉽지 않습니다

철의 산화 반응

즉 철이 녹이스는 것을 아주 빠르게 하기 위해서

핫팩 안에는 소금과 활성탄이 들어있는 것입니다

핫팩을 뜯어서 흔들게 되면

공기중의 산소와 핫팩 안의 철가루, 물이 만나서 철이 녹이 슬게 되고

원래라면 천천히 녹이 슬어서 열을 느낄 수 없어야 하지만

핫팩 안의 소금과 활성탄 때문에 녹이 아주 빠르게 슬게 되면서

우리가 열을 느낄 수 있는 것입니다