自熱米飯的秘密

馮思源+鄭一舟+崔杰

文章編號：1008-0546（2017）01-0097-01 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.032

現代社會，人們的生活節奏越來越快，于是便免不了快餐的出現，在日常生活中，就出現了方便面等一些快餐食品，雖然快速、便捷，不過，相對于一頓正常的飯菜來說，卻缺乏太多人體自身生命活動所需要的營養，最近，市場上還出現了一種“自熱米飯”， 簡簡單單就能夠對飯菜進行加熱。

自熱米飯是如何制熱的呢？

為了研究自熱米飯的制熱秘密，我們決定通過實驗來探尋發熱包的化學反應原理。

實驗過程：組裝好實驗器材，向量杯中倒入自熱米飯包裝中的“發熱包”物質，然后向量杯內倒入發熱水。在短時間內，發熱包中的物質就與發熱水迅速的反應。下面是實驗視頻截圖。

實驗表明：發熱包內的物質與水反應后，能夠在短時間內產生大量的熱量，從而達到制熱的目的。

通過多方查閱我們得知：自熱米飯發熱包中的主要成分為生石灰（氧化鈣CaO）， 而生石灰（氧化鈣CaO）與水反應后會產生大量的熱量， 從而煮熟了米飯，溫熱了配菜。

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

在“無機化合物的標準熱力學數據表”中查得下列數據：

水的反應熱ΔH（H2O）=-285.8kJ/mol

氧化鈣的反應熱ΔH（CaO）=-634.9kJ/mol

氫氧化鈣的反應熱ΔH[Ca（OH）2]=-985.2kJ/mol

所以化學反應的反應熱為：

ΔH =ΔH[Ca（OH）2]-ΔH（CaO）-ΔH（H2O）

=-985.2-（-634.9）-（-285.8）

=-64.5（kJ/mol）

計算可知，100g的氧化鈣與水完全反應放出的熱量為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能夠放出大量的熱量，從而達到制熱的目的。

生活中一個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放出的熱量又能使180mL的水溫度升高多少呢？

根據計算可知，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后產生的熱量能夠使一杯（一次性水杯）水沸騰一段時間。

由于生成物的化學能低于反應物的化學能，而總能量守恒，反應物與生成物化學能的差額，轉化為熱能放出，從而煮熟了米飯，溫熱了配菜。

（指導教師：貴州省貴陽市第一實驗中學王光志）