겨울철에 핫팩을 꺼내 흔들어 보면, 처음보다 점점 더 따뜻해지는 것을 느끼게 됩니다.
그냥 문질러서 따뜻해지는 것이 아니라 화학 반응이 빨라지기 때문입니다.
핫팩 속에서는 눈에 보이지 않는 ‘산화 반응’이 진행되고 있습니다.
(핫팩 안에는 철가루가 들어 있습니다)
일회용 핫팩 안에는
✔ 철가루
✔ 소금
✔ 활성탄
✔ 수분
이런 성분이 들어 있습니다.
핵심은 철가루입니다.
철은 공기 중의 산소와 만나면 ‘산화’됩니다.
쉽게 말해 철이 녹슬 때 열이 발생하는 원리와 같습니다.
이 반응을 산화 발열 반응이라고 합니다.
(흔들면 왜 더 뜨거워질까?)
핫팩을 개봉하면 공기가 들어갑니다.
그 순간부터 산소와 철가루가 반응하기 시작합니다.
그런데 가만히 두면 산소가 안쪽까지 충분히 전달되지 못합니다.
핫팩을 흔들면 내부가 뒤섞이며
✔ 철가루가 고르게 퍼지고
✔ 산소가 더 많이 접촉하게 됩니다.
산소 접촉이 많아질수록 산화 반응 속도가 빨라집니다.
반응이 빨라지면 열도 더 많이, 더 빠르게 발생합니다.
그래서 흔들수록 더 뜨거워지는 것입니다.
(왜 시간이 지나면 다시 식을까?)
핫팩이 식는 이유는 간단합니다.
✔ 철이 거의 다 산화되었거나
✔ 내부 산소가 줄어들었기 때문입니다.
반응할 재료가 줄어들면 열 발생도 감소합니다.
그래서 6~12시간이 지나면 점점 온도가 내려가게 됩니다.
(너무 흔들면 더 오래 갈까?)
반응을 너무 빠르게 진행시키면 초반에 열이 강하게 나지만
지속 시간은 오히려 짧아질 수 있습니다.
즉, 강하게 오래 흔드는 것이 항상 좋은 것은 아닙니다.
정리
핫팩은 단순히 따뜻한 주머니가 아니라 철가루의 산화 발열 장치입니다.
✔ 철 + 산소 → 산화
✔ 산화 과정에서 열 발생
✔ 흔들면 산소 접촉 증가 → 반응 가속
겨울철 손을 녹이는 작은 핫팩 속에도 이처럼 과학이 숨어 있습니다.