古今取暖神器大赏：一场关于温度与风度的奋斗史

出品：科普中国

制作：橘子大人

监制：中国科学院计算机网络信息中心

北京从上周开始就已经慢慢进入了零下，在寒冷的冬天里，“美丽冻人”女孩的必备品就是暖宝宝了。但是你知道暖宝宝的“发家史”吗？暖宝宝又是怎样给我们带来温暖的呢？

从汤婆子到暖贴，一部属于暖宝宝的“发家史”

其实在古代就已经有了暖宝宝，但是当时的暖宝宝并不像我们现在这样便捷，而是采用热传递的方式来实现取暖的，又称为“汤婆子”。汤婆子是在导热的容器内装满热水，通过热传递的方式将水的热量传导给我们的身体，这仅仅是一个纯物理的过程。

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现代暖宝宝最初是由日本人发明的，又称为“暖贴”。不用火、电、水等其他能源，撕开外袋即可发热，并能维持8-18个小时。

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这类的暖宝宝利用氧化反应，从而将化学能转变为热能。暖贴是由原料层，明胶层和无纺布袋三部分组成。无纺布袋是采用微孔透气膜制作而成，它同时还有一个常规不透气的外袋。在使用时，去掉外袋，让内袋（无纺布袋）暴露在空气里，空气中的氧气迅速透过透气膜与内袋的化学物质发生反应。

总的反应过程如下：

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这种暖宝宝放热的时间和温度是由透气膜透氧速率进行控制的。如果透氧太快，热量就会一下放掉，而且还会烫伤皮肤；但是如果透氧速度太慢，则温度几乎无变化。

铁片暖宝宝：取暖就像变魔术

在我上初中的时候，那会兴起的还是一种透明的袋子里装着一个小铁片（一不小心暴露了年纪），只要轻轻掰动小铁片，袋子里的液体就会瞬间结晶并且发热。这对于当时还不了解科学的我简直如变魔术一般。

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铁片式的暖宝宝是如何可以实现轻轻掰动铁片就发热呢？首先来看一下铁片式暖手宝的主要成分：过饱和醋酸钠溶液。

那什么是醋酸钠过饱和溶液呢？让我们一起打开尘封已久的记忆。

1. 醋酸钠溶液是混合物，但是其主要的成分为醋酸钠，也称为乙酸钠，分子式为CH3COONa。醋酸钠是强电解质，极易溶于水。

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2.过饱和溶液是指一定温度、压力下，当溶液中溶质的浓度已经超过该温度、压力下溶质的溶解度，而溶质仍未析出的溶液。该现象被称为过饱和现象。如下图所示硝酸钾的溶解度曲线，位于曲线上的点为饱和溶液，此时溶液中的溶质质量正好为溶质的溶解度，而位于曲线上方的点，则处于过饱和状态；位于曲线下方的点，则处于不饱和状态。

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过饱和溶液是不稳定的，如果搅拌溶液、使溶液受到振动、摩擦容器器壁，或者在溶液中投入固体“晶种”，溶液中过量的溶质就会马上结晶析出。

对于醋酸钠过饱和溶液来说，在固定的温度下，醋酸钠溶质在溶剂中是不会发生任何化学反应的。但是由于过饱和溶液中的溶质溶度过高而不稳定，极易发生变化。因此当我们掰动铁片时，铁片产生轻微的振动，这就会使得溶液发生化学变化从而使过饱和溶液结晶，它的结晶过程就是放热的过程，从而会使得暖手宝发热。放热的持续时间约为35-40分钟，想要再次使用时只需要将暖手宝放在热水里完全融化成液体即可。

注意，不能用沸水直接烫，否则暖手宝不能完全变成液体。同时，暖手宝也并不是可以无限次重复使用的，其最大使用次数约为50次。

使用暖宝宝，安全规则要记牢

对于醋酸钠饱和溶液制成的暖手宝，大家在使用时都会比较担心它的安全问题。

其实醋酸钠对人体不会有伤害。举个例子，死海里面的物质主要就是氯化钠，也就是盐，平时泡的时间长了皮肤会感到不舒服。而醋酸钠的腐蚀性，是比氯化钠还要低的。

在日常生活中，醋里面的主要成分就是醋酸，盐里面的主要成分是钠，也就是说醋酸钠是大家都会经常接触的，只是不注意而已。所以即使这种小容量的暖手宝破损，仍然对人体没有危害。

不过，各位“冻人”女孩在使用暖手宝时还是要注意不要被烫伤哦～

参考文献：

1. https://baike.so.com/doc/1870436-1978364.html

2. https://baike.so.com/doc/1484114-1569339.html

3. http://k.sina.com.cn/article_2169891005_8155e8bd020004hrt.html

4. http://blog.sina.com.cn/s/blog_b821227301013r0m.html