自熱小火鍋的發(fā)熱過(guò)程,在于其配備的發(fā)熱包,利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量,從而加熱食物。其工作原理可以分解為以下幾個(gè)步驟:
1. 關(guān)鍵材料:發(fā)熱包的成分
* 發(fā)熱包主要包含兩種關(guān)鍵化學(xué)物質(zhì):
* 生石灰(氧化鈣,CaO):這是主要的發(fā)熱劑。生石灰具有很強(qiáng)的吸水性,且遇水會(huì)發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)。
* //鐵粉:這些金屬粉末作為輔助發(fā)熱劑。它們與水反應(yīng)(或與水反應(yīng)產(chǎn)生的堿反應(yīng))也會(huì)釋放出大量熱量和氫氣(H?)。是的,反應(yīng)活性高,產(chǎn)熱快。反應(yīng)方程式示例:2Al + 2NaOH + 6H?O → 2NaAl(OH)? + 3H?↑ + 熱量。
* 其他輔助成分:可能包含碳酸鈉(Na?CO?)、硅藻土(吸濕、防止結(jié)塊)、活性炭(吸附雜質(zhì)、可能催化反應(yīng))等。碳酸鈉能提供堿性環(huán)境,促進(jìn)等金屬的反應(yīng)。
2. 觸發(fā)反應(yīng):加水
* 使用自熱小火鍋時(shí),用戶(hù)需要將冷水(通常是常溫或涼水,不能用熱水?。┑谷胪夂械撞浚客ǔS忻鞔_標(biāo)注線。
* 然后將裝有食物的內(nèi)盒架在外盒上方,再將發(fā)熱包撕開(kāi)塑料外包裝(注意:只撕外包裝,不能弄破內(nèi)層無(wú)紡布包)后放入外盒的冷水中。
3. 劇烈的化學(xué)反應(yīng)與放熱
* 冷水迅速浸透發(fā)熱包的無(wú)紡布外層,接觸到內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)。
* 首要反應(yīng): 生石灰(CaO)與水(H?O)發(fā)生劇烈反應(yīng),生成熟石灰(氫氧化鈣,Ca(OH)?),并釋放大量熱量(此反應(yīng)本身就能產(chǎn)生大量熱)。反應(yīng)方程式:CaO + H?O → Ca(OH)? + 熱量。
* 次要但重要的反應(yīng): 同時(shí),水與碳酸鈉(如果存在)形成堿性溶液。(或鐵粉、)在這種堿性溶液中迅速反應(yīng),產(chǎn)生氫氣(H?)和更多熱量。這個(gè)反應(yīng)速度快,產(chǎn)熱量巨大,是短時(shí)間內(nèi)達(dá)到高溫的關(guān)鍵。
* 綜合效應(yīng): 這兩個(gè)主要反應(yīng)疊加,在短短幾十秒到1分鐘內(nèi)就能產(chǎn)生高達(dá)150℃甚至更高的蒸汽溫度。反應(yīng)過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生少量氫氧化鈣沉淀(使水變渾濁)和氫氣氣泡。
4. 熱量傳遞:加熱食物
* 反應(yīng)產(chǎn)生的巨大熱量,主要以高溫水蒸氣的形式釋放出來(lái)。
* 外盒是一個(gè)相對(duì)密閉的空間(蓋子有透氣孔)。高溫蒸汽迅速充滿(mǎn)外盒與內(nèi)盒底部之間的空隙。
* 熱傳導(dǎo): 高溫蒸汽通過(guò)傳導(dǎo)將熱量傳遞給內(nèi)盒的金屬(通常是鋁箔)底部。
* 熱對(duì)流: 蒸汽本身在狹小空間內(nèi)劇烈對(duì)流,不斷沖刷內(nèi)盒底部和側(cè)壁,傳遞熱量。
* 內(nèi)盒底部的金屬將熱量傳導(dǎo)給盒內(nèi)的食物和水(或油湯),使其在10-15分鐘內(nèi)被加熱至沸騰或高溫可食狀態(tài)。
5. 安全設(shè)計(jì):透氣孔
* 外盒蓋子上通常設(shè)計(jì)有透氣孔。這是至關(guān)重要的安全設(shè)計(jì)。
* 反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣()和大量水蒸氣需要排出,否則密閉空間內(nèi)壓力會(huì)急劇升高,可能導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)。透氣孔讓氣體安全排出,同時(shí)保持內(nèi)部足夠的高溫高壓環(huán)境以加熱。使用時(shí)務(wù)必確保透氣孔暢通無(wú)阻!
總結(jié):
自熱小火鍋的發(fā)熱,本質(zhì)上是利用生石灰遇水放熱以及金屬粉(如)在堿性環(huán)境中與水反應(yīng)放熱并產(chǎn)生氫氣這兩大化學(xué)反應(yīng)。冷水觸發(fā)反應(yīng)后,在密閉(但有透氣孔)的外盒內(nèi),短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量高溫水蒸氣和熱量,通過(guò)熱傳導(dǎo)和對(duì)流,地將上層內(nèi)盒中的食物加熱至可食用溫度。其便捷性源于化學(xué)能的快速釋放,但使用時(shí)必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)范(特別是用冷水、確保透氣孔暢通),注意高溫蒸汽和氫氣安全排放的問(wèn)題。


