カイロが発熱する仕組みとは?

2020/02/28

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気温が下がる季節には、
使い捨てカイロのお世話になる
機会も増えますが、

なぜカイロが発熱しているのか
不思議に思ったことはないでしょうか?

そこで今回はカイロが発熱する
仕組みについてお伝えします。

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カイロが発熱する仕組みとは?

炭やベンジンなどを燃料とする
様々なカイロが使われてきましたが、

今いちばん普及しているのは、
使い捨てタイプで、主な材料は、
鉄粉と塩、水です。

使うと、中身は黒い色から
赤っぽい色に変わります。

鉄は水にぬれて時間がたつと錆びますよね?

カイロの中でも同様の反応が起きています。

袋を開けると、空気中の酸素と
鉄と水が反応して急速に酸化し、熱が出ます。

白い内袋の表面には
小さい穴がたくさん開いていて、

この穴を増やしたり大きくたりして
酸素をたくそん反応させると、
温度も上がります。

公園の鉄棒がさびても
温かくならないのは、

反応がゆっくりとしか進まないためで、

一方、カイロの鉄粉は、
鉄棒のような塊よりも

空気に触れる面積が大きく、
たくさん熱が出ます。

さらに塩が入っているため、
鉄の内部まで参加家進み、

温かい状態が長続きします。

鉄と酸素を切り離すには
数百度に熱する必要があり、

使い捨てカイロを
再利用するのはとても無理です。

ですが、家庭で再利用できるカイロもあります。

「エコカイロ」と呼ばれ、
中には透明な液体と、ボタンのような
薄い金属の板が入っています。

指で押すと金属板の形が変わります。

すると液体は板の周辺から
白っぽく固まっていき、

10秒ほどで全体が真っ白になって、
ほんのり温かくなる状態が
10分ほど続きます。

冷めた後も、沸騰したお湯に入れて数分おくと、
また透明な状態に戻ります。

液体の正体は酢酸ナトリウムで、
分子の動き方が替わって熱が出ます。

ナトリウムは通常、
部屋の温度では固まってしまいますが、

特殊な状態で容器に入れると、
分子が自由に動き回る液体のままでいられます。

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しかし、金属板の形が急に変わると、
その刺激で分子が整列し、固まり始めます。

なぜ刺激が伝わると
整列するのかは分かっていませんが、

分子が動き回るのに使っていた
エネルギーが熱に変化するというわけです。

●カイロが発熱する仕組み
使い捨てカイロ
使用前（鉄）　袋の表面の穴から酸素が入る
↓鉄と酸素が結びついて熱が出る
使用後（酸化鉄）

※使い捨てカイロの中には鉄と塩、
　水が入っていて、鉄が酸素とくっついて
　急にさびることで、熱が出て温かくなる。
　
エコカイロ
使用前（金属板と酢酸ナトリウム）
↓　　　酢酸ナトリウムの分子が
↓　　　自由に動き回る
使用中
↓　金属板の形が変わる刺激で
↓　分子が整列して白く固まり、熱が出る
使用後
沸騰したお湯に入れると、
分子が再び自由に動き始める
　
※再利用できるエコカイロは、
　酢酸ナトリウムという液体が入っていて、
　金属の板を押して刺激を加えると、
　液体中を自由に動いていた分子が
　整列して固まって熱が出る。
　沸騰したお湯に入れると、
　また使えるようになります。