随着冷冬的来临,是否曾使用过一种名为暖宝宝的小物件?小小一片,巴掌大小,贴于身侧却能带来持久温暖,甚至可持续发热半天之久。在严寒之际,这样的小助手真是再贴心不过了。大家有没有好奇过,小小暖宝宝是如何产生如此温暖的?今天,就让我们来揭秘暖宝宝背后的发热原理吧。

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意大利科学家伏特的电池展示

几百年前,意大利科学家伏特发明了世界上第一个电池,其原理是将一片锌金属制成的锌板和一片银金属制成的银板插入盐水中。锌板将会与盐水发生一种称为氧化反应的化学反应,释放出称为电子的微小粒子。这些电子流到另一边的银板上后,又会发生一种称为还原反应的化学反应,重新回到原子中。这样,电子就会源源不断地从一块板流向另一块板,形成电流,这种氧化还原反应称为原电池效应。

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闪电

化学反应在产生电的也会产生热量。当电流通过某些物体时,它不会带走全部能量,其中一部分能量会转化为热能和光能释放出来。例如,暴雨天看到的闪电,就是在产生电的同时产生了光。同样,氧化还原反应也会产生热量,暖宝宝的发热便是运用这一原理制成的。

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铁粉

暖宝宝内含有黑色粉末,由铁粉、活性炭粉、无机盐和水的混合粉末构成。将这些成分仔细混合后,再用明胶和透气布包裹严实。明胶不透气,使用时撕开明胶包装袋,外部空气便与布袋内的铁粉接触。铁粉与空气和水发生氧化还原反应,在生成氧化铁的同时释放大量热量。这些能量原本以化学能的形式储存在铁粉中,通过氧化还原反应,其中一部分转化为热能。

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燃烧的木柴

我们见到的发光发热的火焰,在化学上称为燃烧反应。燃烧实际上是一种很复杂的化学反应,但所有燃烧都具有共同的特点,即通过剧烈的氧化反应,将燃烧物内的化学能一部分转化为热能和光能。

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生锈的铁

长时间暴露在空气中的闲置铁器,表面会长满红色的铁锈。铁的生锈是一种令人烦恼的事情,所有铁制品如果不采取保护措施,很容易生锈,从而无法使用。铁会生锈,本质上是铁与空气发生了氧化作用,这与暖宝宝的原理是一样的。

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不锈钢制品

铁氧化后变成松散脆弱的氧化铁。过去,人们缺乏更好的办法,只能在铁制品的表面刷漆或涂油,以隔绝铁与空气的接触,防止氧化过程发生。后来人们又学会在钢铁表面镀一层不容易氧化的金属,这就是电镀工艺。再后来,科学家发现,在冶炼钢铁的过程中添加一些其他金属成分,同样能够阻止氧化,基于这一发现,人们发明了不锈钢,例如我们常用的不锈钢锅,便是用不锈钢制成的。

<img image_type=”1″ img_height=”386″ img_width=”297″ mime_type=”image/jpg” src=”https://p3-sign.toutiaoimg.com/66a40001200人体内的能量转换:化学能与热能

除了我们日常生活中明显发生的化学能和热能转化外,每个人的身体内部也时刻进行着类似的转化。

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呼吸系统:氧气的获取和二氧化碳的释放

通过吸气,空气中的氧气被吸入肺部,再通过血液循环输送到身体各处的细胞。与此呼气则将细胞产出的二氧化碳气体排出体外。

细胞内的能量转换

我们摄入的食物中的糖分被肠胃吸收后,通过血液运输至细胞。在细胞中,糖分与氧气发生氧化反应,释放出热量以维持体温。更重要的是,这种氧化反应还会产生能量,为我们的身体活动和思考等提供动力。

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