發(fā)熱包產(chǎn)生熱量的原理是化學(xué)反應(yīng)放熱，其中常見且的是生石灰（氧化鈣）遇水發(fā)生水合反應(yīng)。以下是詳細(xì)的解釋：
1. 反應(yīng)：生石灰（氧化鈣）的水合作用
* 發(fā)熱包的主要成分通常是生石灰（CaO），一種白色或灰白色的塊狀或粉末狀物質(zhì)。
* 當(dāng)發(fā)熱包被使用時(shí)，其內(nèi)部或附帶的小水包被擠破（或手動(dòng)加入適量水），水與生石灰接觸。
* 發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)：CaO + H?O → Ca(OH)? + 熱量。
* 這個(gè)反應(yīng)稱為水合反應(yīng)或消化反應(yīng)，產(chǎn)物是熟石灰（氫氧化鈣）。
* 關(guān)鍵點(diǎn)： 這個(gè)反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)。在反應(yīng)過程中，氧化鈣分子與水分子結(jié)合形成氫氧化鈣分子的同時(shí)，會(huì)釋放出大量的化學(xué)能，這些能量以熱能的形式散發(fā)出來。這是發(fā)熱包短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高溫的主要熱源。
2. 輔助反應(yīng)：金屬氧化反應(yīng)（常見于復(fù)合發(fā)熱包）
* 為了調(diào)節(jié)反應(yīng)速度、延長發(fā)熱時(shí)間或提高溫度，許多現(xiàn)代發(fā)熱包（尤其是自熱食品用的）會(huì)添加其他成分，常見的是鐵粉（Fe）。
* 鐵粉在有水和電解質(zhì)（如氯化鈉 - ） 存在的情況下，會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)（生銹）：
* 陽反應(yīng)： Fe → Fe2? + 2e?
* 陰反應(yīng)： O? + 2H?O + 4e? → 4OH? （需要氧氣參與）
* 總反應(yīng)： 4Fe + 3O? + 6H?O → 4Fe(OH)? + 熱量
* 這個(gè)氧化反應(yīng)也是一個(gè)放熱反應(yīng)，雖然單位質(zhì)量放熱不如生石灰水合反應(yīng)劇烈，但反應(yīng)速度相對(duì)可控，可以與生石灰反應(yīng)配合，提供更持久或更穩(wěn)定的熱量。鹽的作用是作為電解質(zhì)，加速電化學(xué)腐蝕過程（即生銹反應(yīng)）。
* 有時(shí)也可能加入少量（Al），其氧化反應(yīng)（4Al + 3O? → 2Al?O?）同樣劇烈放熱，但成本較高或反應(yīng)過于劇烈，使用不如鐵粉普遍。
3. 設(shè)計(jì)與控制：
* 隔離水包： 生石灰必須嚴(yán)格防水保存，所以發(fā)熱包內(nèi)通常有一個(gè)獨(dú)立的小水包（或使用時(shí)才加水）。
* 透氣無紡布外包裝： 發(fā)熱包外層采用特殊無紡布，既能防止內(nèi)容物粉末漏出，又能讓反應(yīng)產(chǎn)生的水蒸氣順利排出，同時(shí)允許空氣（氧氣）進(jìn)入以支持鐵粉的氧化反應(yīng)。
* 溫度控制： 通過控制生石灰、鐵粉、水、鹽的比例以及包裝的透氣性，可以調(diào)控反應(yīng)的劇烈程度和溫度（通?？蛇_(dá)90℃以上，足以加熱食物或產(chǎn)生蒸汽）。
總結(jié)：
發(fā)熱包的熱量主要來源于成分生石灰（CaO） 遇水發(fā)生強(qiáng)放熱的水合反應(yīng)（生成熟石灰Ca(OH)?）。在許多設(shè)計(jì)中，還會(huì)添加鐵粉（Fe） 和（NaCl），利用鐵在有水和電解質(zhì)存在下的氧化反應(yīng)（生銹）作為輔助或持續(xù)熱源。這些化學(xué)反應(yīng)將儲(chǔ)存的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為熱能，無需外部電源或明火，是一種便捷的一次性供熱方式。使用時(shí)務(wù)必注意安全，避免和蒸汽灼傷。
