“自熱火鍋”又叫“自煮火鍋”、“懶人火鍋”,在巴蜀地區(qū)非常受歡迎,據(jù)說“自熱火鍋”銷售的月流水已過百萬,可謂是科技改變生活!但是其中也存在一定的安全隱患,比如爆炸,燙傷,使玻璃破碎,還能引起消防警報(bào)。下面危老師收集了相關(guān)資料,探究一下這種“自熱火鍋”的發(fā)熱原理,并且為何引起消防警報(bào)的。 先來看看最近在美國(guó)發(fā)生的一個(gè)熱門事件: 號(hào)稱美食吃貨屆神奇發(fā)明之一的“自熱式方便火鍋”這兩天在美國(guó)惹了個(gè)小麻煩,不但引起一所寄宿學(xué)校全校撤離,還吸引了很多美國(guó)媒體來仔細(xì)研究它。 它與傳統(tǒng)火鍋的區(qū)別就是:不用火,不插電,只需要一瓶冷水,神奇就神奇在里面自帶一個(gè)發(fā)熱包遇到水后在3-5秒鐘內(nèi)即刻升溫。 圖片來源:美國(guó)中文網(wǎng) 羅德州寄宿學(xué)校的留學(xué)生收到父母從中國(guó)郵寄的自熱火鍋后,就迫不及待地打開吃了。晚上5點(diǎn)48分學(xué)校突然一氧化碳警報(bào)器觸發(fā),全校師生迅速撤離,當(dāng)?shù)叵狸?duì)員立即趕到。雖然全校師生已經(jīng)從大樓中撤離,消防員也鎖定了報(bào)警的宿舍,但是消防員還是無法判斷到底是什么引起的一氧化碳超標(biāo),因?yàn)樗奚醿?nèi)沒有天然氣或燃木元素。 該名中國(guó)留學(xué)生說道,家人剛從中國(guó)寄來了牛肉“自熱火鍋”晚餐,包括一個(gè)自助加熱的小包,事發(fā)時(shí)他正在做這頓晚餐。經(jīng)證實(shí),在“自熱火鍋”附近,一氧化碳表檢測(cè)到的氣體含量極高,正常值80,而當(dāng)時(shí)測(cè)試值高達(dá)150。 事情發(fā)生后,連消防員也一臉無奈。消防員說自己頭一次見到這小東西的“威力”,而論壇上關(guān)于這個(gè)話題引起了廣泛討論。最終,消防局只能不斷發(fā)推特,讓美國(guó)網(wǎng)友們也見識(shí)下! 圖片來源:美國(guó)中文網(wǎng) 據(jù)了解,加熱包主要成分是焙燒硅藻土、鐵粉、鋁粉、焦炭粉、活性炭、鹽、生石灰、碳酸鈉等。發(fā)熱原理其實(shí)很簡(jiǎn)單,石灰發(fā)熱包當(dāng)中的氧化鈣 (又稱生石灰,Calcium oxide)遇水就會(huì)放熱的化學(xué)反應(yīng),轉(zhuǎn)化成氫氧化鈣(又稱熟石灰,Calcium Hydroxide),釋放熱能并產(chǎn)生水蒸氣,從而煮熟食物。無火火鍋盒蓋設(shè)有的小氣孔,是用來排走盒內(nèi)的水蒸氣。 加熱時(shí),方便火鍋的底部最高溫度可達(dá)96℃,而普通玻璃是熱的不良導(dǎo)體,玻璃越厚,當(dāng)一側(cè)接觸高溫的時(shí)候,受力不均勻更易造成玻璃破裂。如果自熱包破損,可能會(huì)噴出高溫液體。如果通氣孔堵塞,盒子甚至?xí)ㄩ_。 自熱火鍋是新鮮產(chǎn)品,華人購買后一定要仔細(xì)閱讀書明說明書來使用發(fā)熱包。在食用自熱食品之前,要檢查加熱包是否有破損,如果包裝袋有破損,就會(huì)導(dǎo)致大量的水與生石灰發(fā)生劇烈的反應(yīng),進(jìn)而膨脹,并可能發(fā)生爆炸。這些高熱的物質(zhì)如果濺到人的身上,會(huì)引起灼傷和燒傷。 同時(shí)還要對(duì)飯盒上面的出氣孔進(jìn)行仔細(xì)的檢查,一定要讓它處于打開的狀態(tài),而不能像泡方便面一樣,習(xí)慣性地在上面壓一個(gè)重物,否則在密閉的空間,生石灰和水發(fā)生反應(yīng),確實(shí)會(huì)引發(fā)爆炸。 如果家里用的是玻璃餐桌,最好在“自熱食品”下面加隔熱墊,免得玻璃炸裂。加熱水雖然不是有毒物質(zhì),但是我們不建議飲用,因?yàn)樗环巷嬘盟畼?biāo)準(zhǔn),使用完后要謹(jǐn)慎處理,防止誤喝。 “自熱食品”屬于航空危險(xiǎn)品,華人回美時(shí)候要特別注意,不能攜帶或托運(yùn)此類食品!(來源:美國(guó)中文網(wǎng)等) 上面只說到了自熱火鍋的發(fā)熱原理,這個(gè)只要學(xué)過初中化學(xué)的同學(xué)都知道生石灰加水就能產(chǎn)生大量熱,所以生石灰的用處就很多了,例如可以做成自熱飯盒,在野外就餐也不用生火。那為何自熱火鍋會(huì)引起一氧化碳警報(bào)器響呢? 我們來看自熱火鍋發(fā)熱包的主要成分是:碳酸鈉、焙燒硅藻土、鐵粉、鋁粉、焦炭粉、活性炭、鹽,生石灰。下面看看各個(gè)成分的作用: 生石灰: 生石灰(CaO),與水反應(yīng)生成熟石灰Ca(OH)2 ,氧化鈣與水反應(yīng)會(huì)放出大量的熱,使水沸騰,所以能加熱火鍋。反應(yīng)的化學(xué)方程式:CaO+H2O=Ca(OH)2 碳酸鈉: 碳酸鈉可以和熟石灰反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀。反應(yīng)的化學(xué)方程式:Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH 。 硅藻土 SiO2·nH2O,由于它孔隙大,常用作吸附材料(也常用來當(dāng)干燥劑吸水)。在發(fā)熱包中起到一個(gè)緩沖反應(yīng)速率的作用。吸收大部分的水,保持反應(yīng)速率。 鐵粉、鋁粉、焦炭粉、活性炭、鹽 組成原電池。這個(gè)就和暖寶寶里面是差不多的道理了。(暖寶寶中是鐵粉作為負(fù)極,石墨粉作為正極吸附氧氣,所以正極發(fā)生還原反應(yīng)的是氧氣) 鋁粉作為原電池負(fù)極,鐵粉和焦炭粉作為正極,活性炭同樣是吸附作用,鹽與上述反應(yīng)生成的NaOH充當(dāng)電解液。 負(fù)極反應(yīng): 正極反應(yīng): 設(shè)計(jì)原電池就是為了緩和氧化鈣和水的劇烈反應(yīng),使反應(yīng)速率可控,硅藻土等吸附劑的加入也是為了緩和反應(yīng)的,這些都是發(fā)熱包安全性的保障。(參考資料:知乎https://www.zhihu.com/question/54416088) 所以火鍋發(fā)熱的同時(shí),也產(chǎn)生氫氣。產(chǎn)生的氫氣是造成一氧化碳報(bào)警器報(bào)警的原因。如果是一般的煙霧消防報(bào)警器或者火災(zāi)報(bào)警器是不會(huì)觸發(fā)的。而一氧化碳報(bào)警器是檢驗(yàn)一氧化碳等可燃或有毒氣體泄露的,原理是利用一氧化碳的還原性,用電化學(xué)的方法來檢測(cè)一氧化碳的含量,因此,氫氣、酒精、甲醛、烷烴類等都可能會(huì)引起警報(bào)。 一氧化碳報(bào)警器適用于燃?xì)?、石油、化工、消防、冶金、賓館、礦井等可燃?xì)怏w使用和有毒氣體存在的場(chǎng)所,在國(guó)內(nèi)學(xué)校是很少用到的,而國(guó)外可能安全措施做得比較全面,因此宿舍里也會(huì)裝有。
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