正值寒冬,虽有羽绒服、手套等护体,但是脚底总感觉是冰的。尤其是南方的冬天,阴雨连绵,大人小孩都足不出户,缺少运动,身体更是感觉寒冷。这个时候,总是会贴几片暖宝宝在胸前,贴几片暖足贴在脚底,可以保证几个小时的温度,对于老人尤其管用。
那么,暖宝宝的发热原理到底是什么呢?冬天人为什么会觉得冷呢?
在了解暖宝宝的发热原理前,我们需要知道,热量传递有3种方式:
热传导:存在温差,即有可能发生热传导
热对流:冬天关窗,减少热对流,减少散热
热辐射:冬天围着火盆烤火,就是热辐射
热传递的三种方式
当人与环境存在温差时,就会发生热传递。一般而言,温差越大,热传递程度越剧烈。冬天温度低,人体温度远高于环境气温,人体散热过多,就会感到冷、不舒服。在南方,由于水的热传导率较大,在相对湿度较大时,人体蒸发散热强,体感温度会相对更低,因此时常会有无论穿多少衣服都无法御寒的感觉,人会感觉寒冷。
有了上面的铺垫之后,要解决冬天寒冷问题,一般从2方面出发:一是减小散热(比如:多穿衣服,减少皮肤与冷空气接触等),二是增加产热(比如:运动;多吃;贴暖宝宝等)。
言归正传,暖宝宝发热是由一系列化学反应产热的。暖宝宝由原料层、明胶层和无纺布袋组成。明胶层不透气,防止原料提前发生反应;无纺布袋上有微小孔,去掉外包装后,空气中的氧气通过微小孔进入,与原料层接触,发生化学反应,产生热量。原料层主要有:铁粉、活性炭、蛭石(保温作用)、水等材料构成。反应原理为氧化反应,将化学能转变为热能。化学方程式如下:
总反应:
2Fe O2 2H2O=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 2H2O O2=4Fe(OH)3↓2Fe(OH)3 = Fe2O3 3H2O
负极:Fe-2e-=Fe2
正极:O2 2H2O 4e-=4OH-
暖宝宝示意图
发生反应后,产生大量热能,通过热传导的方式传递给人体相应部位,加速血液循环,从而进一步将热量传到全身,因此人会感觉到温暖。
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