自熱小火鍋的發熱過程,在于其配備的發熱包,利用化學反應產生大量熱量,從而加熱食物。其工作原理可以分解為以下幾個步驟:
1. 關鍵材料:發熱包的成分
* 發熱包主要包含兩種關鍵化學物質:
* 生石灰(氧化鈣,CaO):這是主要的發熱劑。生石灰具有很強的吸水性,且遇水會發生劇烈的放熱反應。
* //鐵粉:這些金屬粉末作為輔助發熱劑。它們與水反應(或與水反應產生的堿反應)也會釋放出大量熱量和氫氣(H?)。是的,反應活性高,產熱快。反應方程式示例: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、防止結塊)、活性炭(吸附雜質、可能催化反應)等。碳酸鈉能提供堿性環境,促進等金屬的反應。
2. 觸發反應:加水
* 使用自熱小火鍋時,用戶需要將冷水(通常是常溫或涼水,不能用熱水!)倒入外盒底部,水量通常有明確標注線。
* 然后將裝有食物的內盒架在外盒上方,再將發熱包撕開塑料外包裝(注意:只撕外包裝,不能弄破內層無紡布包)后放入外盒的冷水中。
3. 劇烈的化學反應與放熱
* 冷水迅速浸透發熱包的無紡布外層,接觸到內部的化學物質。
* 首要反應: 生石灰(CaO)與水(H?O)發生劇烈反應,生成熟石灰(氫氧化鈣,Ca(OH)?),并釋放大量熱量(此反應本身就能產生大量熱)。反應方程式:CaO + H?O → Ca(OH)? + 熱量。
* 次要但重要的反應: 同時,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,產生氫氣(H?)和更多熱量。這個反應速度快,產熱量巨大,是短時間內達到高溫的關鍵。
* 綜合效應: 這兩個主要反應疊加,在短短幾十秒到1分鐘內就能產生高達150℃甚至更高的蒸汽溫度。反應過程中還會產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
* 反應產生的巨大熱量,主要以高溫水蒸氣的形式釋放出來。
* 外盒是一個相對密閉的空間(蓋子有透氣孔)。高溫蒸汽迅速充滿外盒與內盒底部之間的空隙。
* 熱傳導: 高溫蒸汽通過傳導將熱量傳遞給內盒的金屬(通常是鋁箔)底部。
* 熱對流: 蒸汽本身在狹小空間內劇烈對流,不斷沖刷內盒底部和側壁,傳遞熱量。
* 內盒底部的金屬將熱量傳導給盒內的食物和水(或油湯),使其在10-15分鐘內被加熱至沸騰或高溫可食狀態。
5. 安全設計:透氣孔
* 外盒蓋子上通常設計有透氣孔。這是至關重要的安全設計。
* 反應產生的氫氣()和大量水蒸氣需要排出,否則密閉空間內壓力會急劇升高,可能導致風險。透氣孔讓氣體安全排出,同時保持內部足夠的高溫高壓環境以加熱。使用時務必確保透氣孔暢通無阻!
總結:
自熱小火鍋的發熱,本質上是利用生石灰遇水放熱以及金屬粉(如)在堿性環境中與水反應放熱并產生氫氣這兩大化學反應。冷水觸發反應后,在密閉(但有透氣孔)的外盒內,短時間內產生大量高溫水蒸氣和熱量,通過熱傳導和對流,地將上層內盒中的食物加熱至可食用溫度。其便捷性源于化學能的快速釋放,但使用時必須嚴格遵守操作規范(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題。


