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주머니 속의 손난로

날씨가 추워지면서 손난로를 가지고 다니는 학생들이 늘고 있습니다. 손난로는 주머니 속에서 따뜻하게 열을 발생시켜 언 손을 녹여주는 것으로, 가격이 싼 정도여서 학생들에게 인기가 있습니다. 손난로는 화학반응이 일어날 때 발생하는 열을 이용합니다. 어떤 화학물질을 사용하는가에 따라 분말형과 액체형 두 가지로 나눕니다. 분말형은 철분이 공기 중의 산소와 반응하여 산화(녹스는 현상)될 때 발생하는 열을 이용합니다. 철이 자연적으로 산화될 때는 열이 발생하는 것을 느낄 수가 없는데, 그것은 녹스는 과정이 오랜 기간에 걸쳐서 서서히 일어나기 때문입니다. 하지만 철분에 활성탄, 소금 등을 섞어주면 산화반응이 빠르게 일어납니다. 그래서 분말형은 활성탄과 소금을 철분에 섞어서 산화반응이 빠르게 일어나도록 하여 열을 얻는 것입니다. 액체형의 성분은 티오황산나트륨 용액인데 흔히 하이포라고도 불리며 식초 냄새가 납니다.


하이포는 보통 고체 상태로 굳어 있지만 가열하여 온도가 높아지면 액체로 변합니다. 녹아있는 하이포는 녹을 때 흡수한 열을 많이 포함됩니다. 식어질 때는 열을 방출하면서 고체 결정이 석출되어야 하는데도 이 하이포는 그대로 녹아 있는 과포화 상태를 유지합니다. 과포화 상태는 매우 불안정하기 때문에 약간의 충격만 가해주면 한꺼번에 고체 결정이 석출되면서 내부에 포함하고 있던 열을 방출합니다. 이것이 액체형 손난로의 원리입니다. 액체형 손난로 속에 들어있는 작은 똑딱이 금속 단추는 과포화 상태의 하이포에 충격을 가해주는 역할을 합니다. 분말형은 철이 산화되면서 열을 방출해버리고 나면 두 번 다시 사용할 수 없지만 보통 10시간 이상 오래도록 열을 방출합니다. 액체형은 열 방출 시간이 짧은 반면 가열하여 언제든지 다시 사용할 수 있습니다. 

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