겨울철 핫팩, 따뜻해지는 원리는?

 

겨울에 찬 바람이 불어오면 핫팩을 주머니에 넣고 다니는데요. 휴대하기도 편하고 흔들면 따뜻한 기운이 올라오기 때문에 장시간 야외에 있어야 할 경우 많이 사용합니다. 핫팩을 잘라보면 안에 검은색 가루들이 많이 있는데요. 핫팩이 어떻게 따뜻해지는지, 발열 원리를 알아보겠습니다.

 

핫팩이 따뜻해지는 원리

핫팩은 흔들어서 발열시키는 가루형 핫팩과 재사용이 가능한 똑딱이 핫팩이 있는데요. 두 핫팩의 발열 원리가 다르기 때문에 하나씩 알아보겠습니다.

 

흔들어서 사용하는 가루형 핫팩

 

잘못해서 핫팩이 터지거나 찢어진 경우, 핫팩 안에 검정색의 가루가 있다는 것을 본 적이 있을 텐데요. 여기에는 철가루도 있고 나트륨과 활성탄, 물 등이 들어있습니다.

 

핫팩을 흔들면 따뜻해지는 원리는 철가루가 산화하면서 열을 발생시키기 때문인데요. 산화 반응은 철이 물과 산소를 만나면서 열이 발생하는 발열 반응입니다. 일반적으로 철이 녹슬 때도 같은 반응이지만 천천히 산화하기 때문에 큰 열은 느낄 수 없는데요. 핫팩 안에 있는 가루 중 나트륨과 활성탄이 산화 반응이 빠르게 일어나도록 돕는 것이죠.

 

그래서 핫팩이 따뜻해지기 위해서는 산소와 만나는 게 중요합니다. 포장지를 뜯지 않고 흔들어도 절대 뜨거워지지 않죠. 포장지를 뜯고 산소와 더 잘 접촉하게 하기 위해 흔들어주는 것입니다. 핫팩을 오래 사용하고 싶다면 수명이 다하지 않은 핫팩을 지퍼백에 보관해 산소를 차단했다가 다시 꺼내 사용할 수도 있습니다.

 

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똑딱이 핫팩

 

요즘에는 잘 사용하지 않는 재활용이 가능한 똑딱이 핫팩인데요. 아세트산 나트륨의 액체 상태로 되어있습니다. 이는 온도를 높여 일반적으로 녹을 수 있는 양보다 더 많은 아세트산 나트륨이 녹아있는 과포화 용액입니다. 이러한 과포화 용액은 불안정한 상태이기 때문에 조금의 충격으로도 액체에서 고체 상태로 바뀌게 됩니다.

 

이때 액체 안에 있는 은색 금속 똑딱이를 반대편으로 몇 번 꺾으면 과포화 상태가 깨지고 액체가 고체로 바뀌면서 발생하는 에너지가 응고열이라는 열의 형태로 방출되게 됩니다. 이렇게 손난로가 따뜻해지게 되죠.

 

마무리

이번 글에서는 가루형 핫팩의 산화 반응과 똑딱이 핫팩의 응고열로 핫팩이 따뜻해지는 원리를 알아보았습니다. 겨울철 장시간 야외에 있어야 할 때 이용하면 좋지만, 한 부위에 계속에서 사용하면 약한 화상을 입을 수도 있기 때문에 주의해서 사용해야 합니다. 감사합니다.