暖暖包知多少

.研究動機:

           冬天近了, ,大家總是握著暖暖包,究竟暖暖包會發熱的原理是什麼呢?我們想做進一步的研究與探討。

.研究目的:

         1. 了解暖暖包的組成。

         2. 了解暖暖包發熱的原因。

         3. 是否能改良暖暖包使之效果更佳。

.實驗的藥品與器材:

1.     藥品:鐵粉,鎂帶,鋅粉,蛭石,活性碳,,食鹽,赤血鹽,鹽酸,蒸餾水

 

2.     器材:電子秤,刮杓,溫度計,衛生紙,吸量管,火柴,燒杯,滴管,暖暖包,3號夾練袋

 

.內容:

   ()暖暖包的組成

   經過查資料及我們買來的暖暖包上之標示,我們得知暖暖包中大致含有鐵,活性碳,蛭石,食鹽,為確定所含的的確是鐵,我們做了以下的實驗:

  實驗一:

      方法:用電子秤秤取10g暖暖包中未反應之物質及1M的鹽酸20ml反應。

 

結果:反應時產生氫氣,故研判暖暖包中含有次活潑的金屬。

  實驗二:

      方法:  1. 用刮杓取一些赤血鹽放置於燒杯中,加入些許蒸餾水,用玻棒攪拌使赤血鹽溶於蒸餾水中。

 2. 用滴管將實驗一中加了鹽酸的混合物吸取出來。

 3. 將加了鹽酸的混和物滴入赤血鹽水溶液中。

      結果:    滴入後原本是黃色的赤血鹽水溶液變為綠色,而滴入之初為藍色,應是由於顏色疊合之後轉為綠色。

.    討論:    赤血鹽加鐵離子後會呈現藍色,故吾人可確定暖暖包中的確含有鐵。

            暖暖包發熱的原因

 ()暖暖包的成因分析粗製及反應

      由我們所查得的資料中我們得隻暖暖包的成分比例鷹如下較佳:

      鐵粉:活性碳:::蛭石=6:2:1:1:2,於是我們就按照比例,取鐵1g,活性碳0.6g,0.3g2ml,蛭石0.5g

實驗三:

方法:如上所述,製作六組分別為對照組,去除鐵,去除活性碳,去除鹽,去除水,去除蛭石。

    結果:

試驗

活性碳

蛭石

觀察結果(上升)

 

 

1

 

 

X

 

 

V

 

 

V

 

 

V

 

 

V

10分鐘

0C

20分鐘

0C

30分鐘

0C

40分鐘

0C

 

 

2

 

 

V

 

 

X

 

 

V

 

 

V

 

 

V

10分鐘

0C

20分鐘

1C

30分鐘

1.7C

40分鐘

3C

 

 

3

 

 

V

 

 

V

 

 

X

 

 

V

 

 

V

10分鐘

2.3C

20分鐘

5.1∘C

30分鐘

7.2C

40分鐘

9.0C

 

 

4

 

 

V

 

 

V

 

 

V

 

 

X

 

 

V

10分鐘

0C

20分鐘

0C

30分鐘

0C

40分鐘

0C

 

 

5

 

 

V

 

 

V

 

 

V

 

 

V

 

 

X

10分鐘

1C

20分鐘

1.2C

30分鐘

2C

40分鐘

3C

 

 

對照組

 

 

V

 

 

V

 

 

V

 

 

V

 

 

V

10分鐘

8C

20分鐘

13C

30分鐘

7.5C

40分鐘

4.8C

:表中X者表無,V者表有。

  () 我們發現暖暖包中,鐵對其是否發熱影響最大,所以對它的比例進行更深一步的探討:

實驗四

方法:

1.         分別將1,2,3,4克的鐵粉分裝於4個夾鏈帶中

2.         每個夾鏈帶中分別裝入0.5g蛭石  0.8g活性炭  0.3gNaCl  2ml蒸餾水

3.         每隔10分鐘紀錄一次溫度直到其不再發熱為止

結果:

第一次實驗:

    鐵的比例

 

溫度(攝氏)

1克的鐵

 

2克的鐵

3克的鐵

4克的鐵

初溫

21

21

21

21

10分鐘實驗溫度

29

27.2

27

27

20分鐘實驗溫度

34.8

32

29

28

30分鐘實驗溫度

28.6

32.2

30.2

28.4

40分鐘實驗溫度

25.8

28.4

29

28.9

50分鐘實驗溫度

21

21

24.1

23.5

60分鐘實驗溫度

21

21

21

21

 

第二次實驗:

    鐵的比例

 

溫度(攝氏)

1克的鐵

 

2克的鐵

3克的鐵

4克的鐵

初溫

21

21

21

21

10分鐘實驗溫度

27

26.3

27.4

23.6

20分鐘實驗溫度

33.9

30.2

29.1

25.2

30分鐘實驗溫度

27.5

31.5

30.2

29.1

40分鐘實驗溫度

25.9

26

26.9

27.2

50分鐘實驗溫度

21

21

24.8

24.9

60分鐘實驗溫度

21

21

21

21

 

 

第三次實驗:

   鐵的比例

 

溫度(攝氏)

1克的鐵

 

2克的鐵

3克的鐵

4克的鐵

初溫

21

21

21

21

10分鐘實驗溫度

27.2

26.9

24.3

22.5

20分鐘實驗溫度

31.4

31.3

29

25

30分鐘實驗溫度

26.5

26.8

29.4

27.6

40分鐘實驗溫度

24

22

26.7

26

50分鐘實驗溫度

21

21

23.6

22

60分鐘實驗溫度

21

21

21

21

 

討論:

我們發現當鐵為1g,會使溫度上升至最高,但也最不容易維持;鐵為2g,溫度跟為1g時相近,略低一些,持續時間也差不多長;鐵為3g,溫度上升得較緩慢,最高溫也不比前兩個高,但降回室溫的時間比較長,4g的鐵則為溫度上升最少,時間持續最久的.

 

 

()我們發現鐵是因為氧化生鏽放熱才使溫度上升做成暖暖包,所以想試看看有沒有其他比鐵還適合的金屬,於是就做了以下的實驗:

實驗四

方法:

1.         分別取1g的鐵粉,鋅粉,鎂帶裝入夾鏈帶中

2.每個夾鏈帶中分別裝入0.5g蛭石  0.8g活性炭  0.3gNaCl  2ml蒸餾水

3.每隔10分鐘紀錄一次溫度直到其不再發熱為止

結果:

第一次實驗:

    金屬種類

 

溫度(攝氏)

1克的鐵

 

1克的鋅

1克的鎂

初溫

22

22

22

10分鐘實驗溫度

30.1

34

37.6

20分鐘實驗溫度

35.2

37.4

40

30分鐘實驗溫度

29

25.3

24

40分鐘實驗溫度

23.3

22

22

50分鐘實驗溫度

22

22

22

60分鐘實驗溫度

22

22

22

 

第二次實驗:

     金屬種類

 

溫度(攝氏)

1克的鐵

 

1克的鋅

1克的鎂

初溫

22

22

22

10分鐘實驗溫度

29

36.7

40

20分鐘實驗溫度

35.2

39.6

35.8

30分鐘實驗溫度

28.5

29

24.3

40分鐘實驗溫度

25.3

25.3

22

50分鐘實驗溫度

22.9

22

22

60分鐘實驗溫度

22

22

22

 

第三次實驗:

     金屬種類

 

溫度(攝氏)

1克的鐵

 

1克的鋅

1克的鎂

初溫

22

22

22

10分鐘實驗溫度

27.8

30.5

37.6

20分鐘實驗溫度

34.7

38.2

40.2

30分鐘實驗溫度

29.9

26.3

28

40分鐘實驗溫度

25.4

22.5

22

50分鐘實驗溫度

22

22

22

60分鐘實驗溫度

22

22

22

 

討論:

我們發現到溫度上升的速度與高低為鎂>>;而時間持久的長短則為鐵>>,所以在僅考慮溫度與時間之下,可因每個人所需不同,製造研發鐵粉熱包,鋅粉熱包,鎂粉熱包

.結論

1.我們分析了暖暖包的內容物,發現暖暖包中含有鐵粉、蛭石、活性碳、鹽四種主要成分。

2.由實驗中我們發現鐵粉、水、鹽是造成暖暖包發熱的主因,致石、活性碳則對暖暖包的發熱影響不大。我們按照資料,自行配製暖暖包,發現的確可使暖暖包發熱。

3.我們在暖暖包分析實驗中瞭解,暖暖包發熱的原因為:蛭石及活性碳能夠吸收水分,使得鐵氧化後放熱(反應方程式: 4Fe +3O2®2Fe2O3),而實驗中蛭石及活性碳之所以非決定性因素,其由乃因一般市售之暖暖包並未含水,以便隨時使用,所以需要蛭石及活性碳作保水劑。

4.而在鐵的比例的實驗中,我們發現溫度上升的並不多,且鐵的克數多,上升溫度又越低,所以在我們自製的熱包實驗中,我們決定接下來的實驗以溫度為主時間為輔進行研究與討論.

5.由最後一個實驗,我們得知溫度上升多寡為鎂>>,而時間持續長短為鐵>>,所以我們認為可依個人體質與需要不同,做出適合每個人的暖暖包

.資料來源:1.張文富 化學小產品實用技術 天津科學技術出版

 

2.http://www.microsoft.com/windows/ie_intl/tw/

 

二年廉班   李蕙雯  楊子怡