Jakim cudownym gadżetem jest chemiczny ogrzewacz do rąk podczas mroźnych dni! Marzniesz→łamiesz→grzeje łapki i możesz w komforcie odśnieżać samochód, gdy temperatura sięga -20°C.
O tym jak to działa opowiada prof. dr hab. Robert Musioł – Dyrektor Instytutu Chemii i jednocześnie ambasador kierunku chemia. W swojej pracy skupia się na chemii medycznej oraz projektowaniu leków. Wyniki jego badań upowszechniono w ponad 100 publikacjach naukowych oraz 30 patentach.
Ogrzewacze do rąk
Chemiczne ogrzewacze do rąk to niewielkie i praktyczne urządzenia, które pozwalają poradzić sobie w trudnych zimowych warunkach. Działają one na zasadzie reakcji chemicznej lub przemiany fizycznej w wyniku których uwalniane jest ciepło. Te pierwsze nazywane są jednorazowymi ponieważ po zainicjowaniu reakcji nie da się jej już zatrzymać ani odwrócić tego procesu.
Ogrzewacz do rąk – jak działa?
Podstawowym składnikiem chemicznym używanym w tego rodzaju ogrzewaczach jest żel krzemionkowy, który ma zapewnić środowisko do zajścia reakcji oraz zwiększyć pojemność cieplną ogrzewacza – czyli spowodować, że będzie grzał umiarkowanie, ale za to dłużej. W żelu tym zawieszone są substancje chemiczne, takie jak drobne opiłki żelaza, sól kuchenna ewentualnie dodatki w postaci węgla aktywnego czy nasączonego wodą wermikulitu czyli glinki. Całość po wymieszaniu pakowana jest próżniowo w folię chroniącą przed dostępem powietrza. Zgniecenie lub rozerwanie opakowania pozwala na kontakt z tlenem, który reaguje z opiłkami żelaza. Zachodzi reakcja utleniania, w wyniku której powstaje tlenek żelaza czyli potocznie rdza. Z uwagi na dodatek soli oraz wysoki stopień rozdrobnienia reakcja ta zachodzi znacznie szybciej niż na przykład na gwoździu wystającym ze ściany. Dlatego nadmiar energii wytwarzany w jej przebiegu wydziela się w postaci ciepła. Naukowcy mówią, że jest to proces egzotermiczny. Niezwykła prostota i skuteczność tych ogrzewaczy sprawiają, że są one względnie tanie i łatwe do wykorzystania w sytuacjach, gdzie potrzebujemy szybkiego źródła ciepła na zewnątrz, na przykład podczas zimowych spacerów czy aktywności na świeżym powietrzu. Chemiczne ogrzewacze do rąk stanowią świetny przykład, jak wykorzystanie reakcji chemicznej może przynieść nam praktyczne korzyści w codziennym życiu. Podstawową wadą jest to, że raz aktywowanych nie przywrócimy do pierwotnego stanu. Zużytą torebkę po prostu się wyrzuca.
W stronę ekologii – ogrzewacz do rąk wielokrotnego użytku
Znacznie bardziej ekologicznym rozwiązaniem będą ogrzewacze wykorzystujące przemianę fizyczną bardzo stężonego roztworu. Najczęściej jest to wodny roztwór octanu sodu zamknięty w torebce zawierającej kawałek blaszki. Octan sodu jest prostą chemiczną i całkowicie bezpieczną substancją o ciekawej właściwości pozwalającej otrzymanie roztworu przesyconego – czyli takiego w którym rozpuszczone zostało więcej substancji niż wynosi maksymalna rozpuszczalność w danej temperaturze. Ten pozornie niemożliwy to uzyskania stan można osiągnąć bardzo łatwo rozpuszczając sól w wysokiej temperaturze. Wtedy zazwyczaj można rozpuścić więcej substancji niż na zimno – wie o tym każdy, kto próbował posłodzić zimną herbatę. Otrzymany na gorąco roztwór nasycony po ochłodzeniu staje się przesyconym i niestabilnym – łatwo może zacząć krystalizować oddając przy okazji zgromadzone ciepło. Innym roztworem przesyconym znanym z codziennego życia jest miód. Aby jednak octan sodu krystalizował szybciej niż miód i oddawał jednocześnie całe ciepło umieszcza się w nim kawałek blaszki, którą należy zgiąć aby „klinęła” ten ruch i dźwięk stają się aktywatorem procesu. Roztwór szybko staje się mętny, pojawiają się kryształy, a torebka rozgrzewa się do około 50 stopni. Raz wykorzystany ogrzewacz możemy ponownie aktywować umieszczając na pewien czas w gorącej wodzie.
Ogrzewacz do rąk benzynowy
Jeszcze jednym ciekawym sposobem na ogrzanie rąk jest wykorzystanie utleniania katalitycznego. W takich ogrzewaczach spalana jest najczęściej benzyna oczyszczona na specjalnym katalizatorze pokrytym metalem szlachetnym: platyną, rodem. Na powierzchni tego metalu po rozgrzaniu do wysokiej temperatury opary benzyny ulegają bezpłomieniowemu spaleniu wydzielając znaczne ilości ciepła. Wykorzystanie katalizatora oraz kontrola dostępu do tlenu pozwalają używać takich grzałek całkiem bezpiecznie. Wadą tego ogrzewacza jest wydzielający się czasami zapach benzyny oraz potencjalnie niebezpieczne produkty spalania – jak tlenek węgla. Nie należy używać go w zamkniętych pomieszczeniach oraz w śpiworach.
Jak stosować?
Warto zaopatrzyć się w duże rękawiczki, najlepiej takie z jednym palcem, wtedy ogrzewacz można włożyć do środka. Można go też zawiesić na szyi na wysokości splotu słonecznego, aby ogrzewał całe ciało.
Tak przygotowani możemy z uśmiechem odśnieżać samochód z wyłączonym silnikiem – ogrzewacz wychodzi taniej niż mandat.