自熱米飯的秘密

馮思源+鄭一舟+崔杰

文章編號(hào)：1008-0546（2017）01-0097-01 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.032

現(xiàn)代社會(huì)，人們的生活節(jié)奏越來越快，于是便免不了快餐的出現(xiàn)，在日常生活中，就出現(xiàn)了方便面等一些快餐食品，雖然快速、便捷，不過，相對(duì)于一頓正常的飯菜來說，卻缺乏太多人體自身生命活動(dòng)所需要的營(yíng)養(yǎng)，最近，市場(chǎng)上還出現(xiàn)了一種“自熱米飯”， 簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單就能夠?qū)︼埐诉M(jìn)行加熱。

自熱米飯是如何制熱的呢？

為了研究自熱米飯的制熱秘密，我們決定通過實(shí)驗(yàn)來探尋發(fā)熱包的化學(xué)反應(yīng)原理。

實(shí)驗(yàn)過程：組裝好實(shí)驗(yàn)器材，向量杯中倒入自熱米飯包裝中的“發(fā)熱包”物質(zhì)，然后向量杯內(nèi)倒入發(fā)熱水。在短時(shí)間內(nèi)，發(fā)熱包中的物質(zhì)就與發(fā)熱水迅速的反應(yīng)。下面是實(shí)驗(yàn)視頻截圖。

實(shí)驗(yàn)表明：發(fā)熱包內(nèi)的物質(zhì)與水反應(yīng)后，能夠在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，從而達(dá)到制熱的目的。

通過多方查閱我們得知：自熱米飯發(fā)熱包中的主要成分為生石灰（氧化鈣CaO）， 而生石灰（氧化鈣CaO）與水反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生大量的熱量， 從而煮熟了米飯，溫?zé)崃伺洳恕?/p>

由此可知， 氧化鈣與水完全反應(yīng)的比例為56∶18 = 28∶9，也就是說，28g的氧化鈣能夠與9g的水完全反應(yīng)。

在“無機(jī)化合物的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)數(shù)據(jù)表”中查得下列數(shù)據(jù)：

水的反應(yīng)熱ΔH（H2O）=-285.8kJ/mol

氧化鈣的反應(yīng)熱ΔH（CaO）=-634.9kJ/mol

氫氧化鈣的反應(yīng)熱ΔH[Ca（OH）2]=-985.2kJ/mol

所以化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱為：

ΔH =ΔH[Ca（OH）2]-ΔH（CaO）-ΔH（H2O）

=-985.2-（-634.9）-（-285.8）

=-64.5（kJ/mol）

計(jì)算可知，100g的氧化鈣與水完全反應(yīng)放出的熱量為115kJ，可使100g水的溫度上升：

Δt =Q/cm=115×103J/[4.2×103J/（kg·℃） ×0.1kg]=273.8℃

說明氧化鈣與水完全反應(yīng)能夠放出大量的熱量，從而達(dá)到制熱的目的。

生活中一個(gè)一次性水杯的容積大約為180mL，能裝大約180g的水。

那么，100g的氧化鈣與水完全反應(yīng)放出的熱量又能使180mL的水溫度升高多少呢？

根據(jù)計(jì)算可知，水升高的溫度為：

Δt =Q/cm=115×103J/[4.2×103J/（kg·℃）×0.18kg]=152℃

也就是說，在常溫常壓下，100g的氧化鈣與水完全反應(yīng)后產(chǎn)生的熱量能夠使一杯（一次性水杯）水沸騰一段時(shí)間。

由于生成物的化學(xué)能低于反應(yīng)物的化學(xué)能，而總能量守恒，反應(yīng)物與生成物化學(xué)能的差額，轉(zhuǎn)化為熱能放出，從而煮熟了米飯，溫?zé)崃伺洳恕?/p>

（指導(dǎo)教師：貴州省貴陽市第一實(shí)驗(yàn)中學(xué)王光志）