손난로의 발열원리 (2017. 1. 18)

 

 

겨울철 필수품

손난로는 어떤 원리로 열을 낼까요?

 

손난로는 크게 흔들이 손난로와 똑딱이 손난로로 나눌 수 있습니다.

 

흔들이 손난로에는 철가루와 소량의 물 등이 들어있습니다.

철이 공기 중의 산소, 물과 결합하면 녹이 슬기 시작하는데

이를 산화라 합니다.

 

산화되기 전의 철보다

산화된 후의 산화철이

전체 에너지가 낮기 때문에

낮은 에너지만큼을 열로 방출하게 됩니다.

 

이는 불이 탈 때 열이 나는 것과 같은 원리이지만

그 속도가 매우 느리기 때문에

녹이 슬 때 열이 난다는 사실은 체감하기 힘들죠.

 

흔들이 손난로는

이러한 산화의 속도를 빠르게 만든 제품이라고 생각하면 됩니다.

 

손난로의 포장을 뜯으면

산소와 결합하면서 발열이 시작되고

가루 형태는 산소와 접촉하는 표면적이 커

산화가 빠르게 일어납니다.

 

손난로 안에는

산화에 필요한 소량의 물, 그리고 산화를 돕는 소금 등이 들어있고

손난로를 흔들어주면 공기와의 접촉이 활발해져

더욱 발열이 잘 일어나게 됩니다.

 

 

그렇다면 똑딱이 손난로를 어떤 원리일까요?

똑딱이 손난로 안에 들어있는 물질은

아세트산나트륨 과포화 용액인데요.

 

과포화 용액이란

높은 온도에서 용질을 녹이고

그것을 천천히 식혀

용매에 녹을 수 있는 것보다 더 많은 용질이 녹아있는 용액을 말합니다.

 

고체가 되지 못하고 갤상태가 된 과포화용액은

매우 불안정해서 작은 충격에도 쉽게 고체화됩니다.

 

이 작은 충격의 역할을 해주는 것이

바로 손난로 안에 들어있는 금속판입니다.

 

우리가 물을 얼리면 물 안에 열이 방출되면서 고체가 되죠?

마찬가지로 액체 갤 상태가 빠르게 고체로 변하면서

열을 방출하는 것입니다.

 

지금까지 손난로의 발열원리였습니다.