自热米饭的秘密

冯思源+郑一舟+崔杰

文章编号：1008-0546（2017）01-0097-01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.032

现代社会，人们的生活节奏越来越快，于是便免不了快餐的出现，在日常生活中，就出现了方便面等一些快餐食品，虽然快速、便捷，不过，相对于一顿正常的饭菜来说，却缺乏太多人体自身生命活动所需要的营养，最近，市场上还出现了一种“自热米饭”， 简简单单就能够对饭菜进行加热。

自热米饭是如何制热的呢？

为了研究自热米饭的制热秘密，我们决定通过实验来探寻发热包的化学反应原理。

实验过程：组装好实验器材，向量杯中倒入自热米饭包装中的“发热包”物质，然后向量杯内倒入发热水。在短时间内，发热包中的物质就与发热水迅速的反应。下面是实验视频截图。

实验表明：发热包内的物质与水反应后，能够在短时间内产生大量的热量，从而达到制热的目的。

通过多方查阅我们得知：自热米饭发热包中的主要成分为生石灰（氧化钙CaO）， 而生石灰（氧化钙CaO）与水反应后会产生大量的热量， 从而煮熟了米饭，温热了配菜。

由此可知， 氧化钙与水完全反应的比例为56∶18 = 28∶9，也就是说，28g的氧化钙能够与9g的水完全反应。

在“无机化合物的标准热力学数据表”中查得下列数据：

水的反应热ΔH（H2O）=-285.8kJ/mol

氧化钙的反应热ΔH（CaO）=-634.9kJ/mol

氢氧化钙的反应热ΔH[Ca（OH）2]=-985.2kJ/mol

所以化学反应的反应热为：

ΔH =ΔH[Ca（OH）2]-ΔH（CaO）-ΔH（H2O）

=-985.2-（-634.9）-（-285.8）

=-64.5（kJ/mol）

计算可知，100g的氧化钙与水完全反应放出的热量为115kJ，可使100g水的温度上升：

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

说明氧化钙与水完全反应能够放出大量的热量，从而达到制热的目的。

生活中一个一次性水杯的容积大约为180mL，能装大约180g的水。

那么，100g的氧化钙与水完全反应放出的热量又能使180mL的水温度升高多少呢？

根据计算可知，水升高的温度为：

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

也就是說，在常温常压下，100g的氧化钙与水完全反应后产生的热量能够使一杯（一次性水杯）水沸腾一段时间。

由于生成物的化学能低于反应物的化学能，而总能量守恒，反应物与生成物化学能的差额，转化为热能放出，从而煮熟了米饭，温热了配菜。

（指导教师：贵州省贵阳市第一实验中学王光志）