Come funzionano le bustine scaldamani

Piccolo pacchetto che produce calore

Gli scaldamani sono piccoli pacchetti, spesso usa e getta, che producono calore per riscaldare le mani fredde. Sono utilizzati in tutto il mondo in vari modi, tra cui attività ricreative all'aperto, lavori manuali e senzatetto.

Lo

scaldamani e i piedi è stato brevettato per la prima volta da Jonathan T. Ellis del New Jersey nel 1891, ^[1] anche se non esiste alcuna prova che sia mai stato prodotto. ^[2]

Il primo scaldamani prodotto commercialmente è stato creato dall'inventore giapponese Niichi Matoba. Matoba ha ricevuto un brevetto per l'applicazione del principio di una reazione di ossidazione che produce calore per mezzo della catalisi del platino. Ha poi dedicato il suo tempo alla ricerca di come rendere il prodotto adatto all'uso pratico. Nel 1923 costruì un prototipo del suo dispositivo chiamandolo HAKUKIN-kairo (HAKKIN più caldo). ^[3] Una versione di questi originali scaldamani portatili è ancora prodotta in Giappone. ^[4]

Gli

scaldamani attivati ad aria contengono cellulosa, polvere di ferro, carbone attivo, vermiculite (che trattiene l'acqua) e sale. Producono calore dall'ossidazione esotermica del ferro quando esposti all'aria. ^{[5] [6]} Le molecole di ossigeno nell'aria, insieme all'acqua, reagiscono con il ferro, formando ruggine (che è un ossido idrato di ferro). Di solito viene aggiunto del sale per catalizzare il processo. ^[7] Il prodotto commerciale è una confezione di tessuto permeabile all'aria contenente la miscela e fornita in una busta di plastica sigillata. La reazione inizia non appena la confezione viene rimossa dalla busta, quindi esposta all'aria, tipicamente in un guanto o nella tasca di una giacca. Raggiunge il suo massimo temperatura in circa 20 minuti, e continua a generare un modesto livello di calore per molte ore. Le istruzioni mettono in guardia contro il contatto con la pelle di neonati o bambini piccoli, poiché la confezione può raggiungere i 74 °C (165 °F). Una volta esaurito, può essere gettato con i rifiuti domestici. ^[8]

Soluzione supersatura (tipo a cristallizzazione)

Vedere anche: Acetato di sodio § Termoforo e materiale

a cambiamento

di fase Questo tipo di scaldamani può essere ricaricato immergendo lo scaldamani in acqua molto calda fino a quando il contenuto non è uniforme e lasciandolo raffreddare. Il rilascio di calore viene innescato dalla flessione di un piccolo disco metallico nello scaldamani, che genera centri di nucleazione che avviano la cristallizzazione. Il calore è necessario per sciogliere il sale nella sua stessa acqua di cristallizzazione ed è questo calore che viene rilasciato quando la cristallizzazione è iniziato. ^[9] Il calore latente di fusione è di circa 264-289 kJ/kg. ^[10]

Questo processo può essere scalato per creare un mezzo di accumulo di riscaldamento domestico e può produrre calore istantaneo. ^[11]

Carburante

più leggero

Gli scaldamani a combustibile più leggero utilizzano un fluido più leggero (nafta di petrolio altamente raffinata), in un'unità di combustione del catalizzatore che funziona a una temperatura inferiore rispetto a una fiamma libera con un rischio di incendio notevolmente ridotto. Dopo l'accensione funzionano all'interno di una borsa in tessuto, tipicamente con coulisse. Questo controlla l'apporto di ossigeno al catalizzatore e protegge dalle ustioni cutanee. Il riutilizzo avviene semplicemente con il rifornimento. Le unità moderne possono utilizzare un substrato in fibra di vetro rivestito di platino o un altro catalizzatore; Alcune unità più vecchie utilizzavano substrati di amianto. Le unità catalizzatrici sostituibili possono durare per molti anni, a condizione che abbiano bruciato il vapore dal loro cotone serbatoio del carburante riempito di ovatta e non sono stati applicati direttamente al carburante. Questi scaldamani sono per le persone che lavorano o svolgono attività ricreative all'aperto a temperature molto basse, in particolare quelle che richiedono una destrezza manuale che non è possibile indossando guanti spessi o guanti. Risalgono alla fondazione dell'azienda giapponese Hakkin da parte di Niichi Matoba, che la fondò per produrre uno scaldamani "Hakkin Kairo" basato sul suo brevetto giapponese del 1923. ^[12] John W. Smith, presidente della Aladdin Laboratories, Inc. di Minneapolis, ottenne un brevetto statunitense per un prodotto chiamato scaldamani catalitico Jon-e (pronunciato "Johnny") il 25 dicembre 1951. La produzione raggiunse il picco negli anni Cinquanta e Sessanta, con 10.000 riscaldatori al giorno. Aladdin ha cessato l'attività negli anni '70. ^[13] Nel 2010 l'azienda di accendini Zippo ha introdotto uno scaldamani catalitico interamente in metallo, insieme ad altri prodotti per esterni. ^[14]

Batteria

Gli scaldamani a batteria utilizzano dispositivi di riscaldamento elettricamente resistivi per convertire l'energia elettrica nella batteria in calore. In genere gli scaldamani possono riscaldarsi fino a sei ore, con potenze termiche da 40 a 48 ° C. Gli scaldamani elettronici ricaricabili possono essere caricati da un alimentatore di rete o da un alimentatore USB da 5 V, con possibilità di un massimo di 500 cicli di ricarica. ^{[ citazione necessaria ]}

Carbone

Gli

scaldamani a carbone forniscono calore bruciando carbone in una custodia speciale. Questi possono durare fino a 6 ore e diventare piacevolmente caldi. Le custodie di carbone per questi di solito hanno feltro all'esterno e contengono oggetti che non producono calore, ma diffondono il calore come il metallo. Uno scaldamani a carbone può iniziare a riscaldarsi quando entrambe le estremità del carbone vengono colpite e poi spente per creare un carbone caldo. Il bastone fumante è Quindi inserito all'interno della custodia. I bastoncini di carbone sono disponibili nella maggior parte dei negozi di attività all'aperto e sono abbastanza economici. ^{[ citazione necessaria ]}

Vedi anche

Riferimenti