Chemisches Heizkissen
Firebird
Ich war neulich auf einer Geburtstagsfeier, wo die Gastgeberin ein sehr
interessantes Geschenk bekam: ein chemisches Heizkissen.
Das Ganze funktionierte wie folgt:
Das Kissen enthält eine gelartige Flüssigkeit, laut Anleitung aus
Natriumacetat. Wenn man nun ein in dieser Flüssigkeit befindliches
Metallplättchen drückt, wandelt sich das Gel von dort aus schlagartig in
eine weiße, stetig fester werdende Substanz um, wobei in einem angenehmen
Maß Wärme abgestrahlt wird. Das Kissen ist so einige Stunden lang brauchbar,
bis es abgekühlt und hart geworden ist. Will man nun das Kissen wieder
gebrauchsfertig machen, so muß es in einem passenden Topf mit Wasser gekocht
werden.
Meine Frage: wie funktioniert dieser Mechanismus, der dahinter steckt?
Meine Vermutung ist die, daß beim Biegen des Metallplättchens Metallionen
freigesetzt werden, die irgendeine chemische Reaktion mit Wärmeentwicklung
in Gang setzen.
Kann mir jemand hierzu mehr sagen?
Mit freundlichen Grüßen
Daniel Körtel
Andreas Haimberger
"Firebird" <Fireb...@t-online.de> schrieb im Newsbeitrag
news:8sgikh$cpa$01$1...@news.t-online.com...
[...]
> Meine Frage: wie funktioniert dieser Mechanismus, der dahinter
> steckt? Meine Vermutung ist die, daß beim Biegen des
> Metallplättchens Metallionen freigesetzt werden, die irgendeine
> chemische Reaktion mit Wärmeentwicklung in Gang setzen.
Keine chemische Reaktion, sondern rein physikalisch. Manche Salze haben die
Eigenschaft, übersättigte Lösungen zu bilden. Die Kristallisation tritt dann
beim Abkühlen der Lösung nicht oder erst sehr spät ein. Das Selbe passiert
hier:
Natriumacetatlösung wird im geschlossenen Kissen erhitzt, alle Kristalle
lösen sich auf. Wenn das Kissen abgekühlt ist, liegt die Lösung in einem
übersättigten Zustand vor. Durch das Knicken des Metallplättchen wird die
Kristallisation ausgelöst und dabei wird die Wärmemenge frei, die man vorher
für das Auflösen der Kristalle hineingesteckt hat.
Theoretisch ist das Kissen verschleißfrei. Eventuell könnte das
Metallplättchen durch vielfaches knicken Risse bekommen und dann unbrauchbar
werden, die Kristallisation selber ist unbegrenzt wiederholbar.
MFG
Andy
Armin Welker
Andreas Haimberger <andreas.h...@chello.at> schrieb in im Newsbeitrag:
YsRG5.6768$wH4.4...@news.chello.at...
> Theoretisch ist das Kissen verschleißfrei. Eventuell könnte das
> Metallplättchen durch vielfaches knicken Risse bekommen und dann
unbrauchbar
> werden, die Kristallisation selber ist unbegrenzt wiederholbar.
Ich hatte mir vor ca. 2 Jahren so einen Taschenwärmer gekauft, vielleicht 4
mal verwendet und dann auskristallisiert im Schrank liegen lassen. Letztens
wollte ich es wieder kochen, doch es geht nicht mehr. Es wird zwar flüssig,
aber die Kristallisation setzt bei bereits geringster Abkühlung überall ein.
Vielleicht hat hier das PVC genug Stoffe ausdunsten lassen die jetzt auch
als Kristallisationkeime dienen.
Schad ums Geld, sinnvollen Einsatz (skifahrn oder so) hat es nie erfahren.
(Angeblich 100 mal verwendbar)
cu
Armin
Bodo Mysliwietz
"Armin Welker" <k...@earthling.net> schrieb im Newsbeitrag
news:8shbaq$cqj$06$1...@news.t-online.com...
> (Angeblich 100 mal verwendbar)
Ich hab letztens eins als Werbegeschenk bekommen mit der Aufschrift " Bis zu
3000 mal wiederverwendbar".
Wenn's nicht so kostspielig und Zeitraubend wäre, würde ich es ja überprüfen.
Aber wer es glaubt wird selig. Ich denke auch das die Kunstoffalterung da
entgegen steht.
--
Glück Auf - Bodo Mysliwietz
Ein Punker mit grünen Haaren ist auch kein Verstoß gegen die Netiquette des
sozialen Lebens. Er sieht halt nur anders aus. Und die größten asozialen tragen
oftmals Nadelstreifenanzug !
Peter
hi,
in japan gibt es ähnliche "heizkissen" (bekannt als "Mr Hot" oder "Eskimo")
ein kleiner, flacher stoffbeutel, der, wenn man ihn ein paar mal reibt, für
einige stunden warm (ca. 60°C) wird. die sind allerdings nicht
wiederverwendbar. sie sind mit einer dunklen pulvermischung gefüllt, die
anscheinend nur begrenzt haltbar ist (auf dem etikett befindet sich ein
verfallsdatum!)
hätt mich mal interessiert, wie die funktionieren.
MfG
Peter
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Katsu kangae wa motsuna.
Makenn kangae wa hitosu.
(Okazaki Teruyuki)
David Mueller
Andreas Haimberger schrieb:
> [...] Durch das Knicken des Metallplättchen wird die
> Kristallisation ausgelöst und dabei wird die Wärmemenge frei, die man vorher
> für das Auflösen der Kristalle hineingesteckt hat.
Hm, mich würd jetzt mal interessieren, was da genau passiert... Ist da
ein Kristallisationskeim drin (Und warum kann man das Plättchen dann
mehrmals knicken, also warum ist der Keim dann irgendwann "weg")?
Bis dann, David
Andreas Haimberger
"David Mueller" <david....@post.rwth-aachen.de> schrieb im Newsbeitrag
news:39EF3F05...@post.rwth-aachen.de...
> Hm, mich würd jetzt mal interessieren, was da genau passiert...
> Ist da ein Kristallisationskeim drin (Und warum kann man das
> Plättchen dann mehrmals knicken, also warum ist der Keim dann
> irgendwann "weg")?
Hallo David!
Im Metallplättchen ist kein geheimnisvoller Keim eingebaut, der frei wird
und wieder verschwindet, sondern das Knicken erzeugt einen
Kristallisationskeim in der Lösung. Ein Kristallisationskeim kann alles
mögliche sein, eine kleine Verunreinigung, eine Luftblase, etc. Ideal als
Keim ist natürlich ein bereits vorhandener Kristall der gleichen Substanz,
das nennt man dann "Impfkristall".
Man kann sich das etwa so vorstellen:
In einer sehr reinen Lösung "wissen" die Moleküle nicht, wo sie anfangen
sollen, sich zu einem Kristall zu formen, weil sozusagen die gesamte
Umgebung gleich ausschaut und kein Anhaltspunkt da ist, wo man sich
organisieren könnte.
Ein Beispiel:
Unsere Lösung kann man sich als sehr großen Kindergarten mit ein paar
tausend herumrennender kleiner Kinder vorstellen. Die Kinder sind die
Moleküle der Lösung.
Die Kindergartentante ruft:
"Anordnen in Zweierreihen!" - das entspricht dem Abkühlen der Lösung, es ist
jetzt also eine Art Zwang da, sich geordnet aufzustellen. Eigentlich sollte
sich jetzt ein geordneter Zustand bilden, also das Kristallgitter bzw. die
Zweierreihen. Weil aber alles so chaotisch ist und die Kinder keinen
Anhaltspunkt haben, _wo_ sie sich eigentlich zu Zweierreihen anordnen
sollen, passiert momentan gar nichts, alle rennen noch immer konfus durch
die Gegend.
Jetzt kommt ein Kristallisationskeim ins Spiel:
Eine andere Tante stellt ein großes rotes Schild auf. Einige Kinder sehen
das als Signal, dass sie sich bei dem Schild in Zweierreihen aufstellen
sollen und schon geht die Bildung der Zweierreihen bei dem Schild los. Das
wäre in etwa das Knicken als Kristallisationskeim.
Wenn die Tante eine Zweierreihe aus Teddybären aufstellen würde, würden wohl
auch ein paar Kinder beginnen, sich an dieser Zweierreihe anzuschließen,
alle anderen Kinder gesellen sich dazu, schon ist die Riesenzweierreihe
(=der Kristall) fertig. Das wäre etwa eine Verunreinigung als
Kristallisationskeim, also z.B. ein Fremdkristall (Teddybären statt Kinder)
mit einem ähnlichen Kristallgitter, wo sich die Moleküle anschließen können.
Ein "Impfkristall" wäre etwa, wenn die Türe aufgeht und eine kleine
Zweierreihe vom benachbarten Kindergarten hereinkommt (="Impfen" der
Lösung). Alle Kinder des großen konfusen Kindergartens wissen jetzt, wo sie
sich anschließen sollen und schon entsteht eine riesige Zweierreihe aus
tausenden Kindern.
MFG
Andy
David Mueller
Danke für die _sehr_ anschauliche Erklärung :))
Was mich jedoch interessiert hat, war mehr, _wie_ eben durch das Knicken
des Metallplättchens ein Kristallisationskeim erzeugt wird, im Endeffekt
wird an der Lösung ja nichts verändert (vor allem weil dieses Knicken
des Metallplättchens sehr oft gemacht werden kann). Das, wenn man einen
Fremdkörper oder Impfkristall in die Lösung gibt, sich bevorzugt dort
Kristalle abscheiden, ist mir auch klar, nur beantwortet mir dies nicht
die Frage, warum sich die Kristalle lieber an dem geknickten Metall
abscheiden als an dem ungeknickten (ich hoffe, es ist klar, was ich
meine). Der makroskopische Knick im Metall dürfte da wohl nicht das
auschlaggebende Kriterium sein...
...auf Antwort hoffend,
David
Andreas Haimberger
[...]
> die Frage, warum sich die Kristalle lieber an dem geknickten Metall
> abscheiden als an dem ungeknickten (ich hoffe, es ist klar, was ich
> meine). Der makroskopische Knick im Metall dürfte da wohl nicht das
> auschlaggebende Kriterium sein...
Ich nehme an, dass nicht das Metall selber als Keim wirkt, sondern die
örtliche Erschütterung der Lösung durch den Knick. Man kann ja auch bei
anderen instabilen Systemen beobachten, dass Erschütterungen zu einem
Auslöser für "überfällige" physikalische Vorgänge werden.
Als Beispiel wäre da etwa der Siedeverzug bei Wasser, wie er im Labor oder
zu Hause sehr oft bei Mikrowellenherden vorkommt. Wenn man ein sehr sauberes
Glas mit Wasser in der Mikrowelle erhitzt, kann es sein, dass beim
Herausnehmen das Wasser schon über den Siedepunkt erhitzt ist aber trotzdem
noch ganz ruhig ist. Wenn man das Glas dann auf den Tisch stellt, reicht die
Erschütterung, um das Wasser schlagartig zu heftigem Sieden zu bringen, so
dass man dann unter Umständen die ganze Hand verbrüht bekommt.
Ein weiteres Beispiel für rein mechanisch ausgelöste Kristallisierung fällt
mir eben noch ein:
Bei der Fondant-Herstellung aus Zucker geht man so vor, dass sehr dicker
Sirup so lange geknetet oder gerührt wird, bis er sich in milchweisses
Fondant verwandelt hat. Wenn man diesen Sirup nur stehen lässt, tritt
normalerweise keine Kristallisation auf.
Wie diese Kristallisationsauslösung im molekularen Bereich genau
funktioniert, kann ich leider auch nicht sagen. Nach meinen Beobachtungen
liegt der Auslöser aber anscheinend wirklich nur in der mechanischen Störung
der Lösung. Man könnte das überprüfen, wenn man so ein vorbereitetes
Wärmekissen z.B. einer ähnlichen Erschütterung von außen aussetzt.
Vielleicht ein ähnliches Metallplättchen an das Kissen halten und dann
knicken oder einen kurzen Ultraschallpuls hineinsenden oder so was
ähnliches. Vielleicht findet sich ja ein mitlesender Chemiker, der im Besitz
einer Ultraschallsonde ist und das mal ausprobiert.
Was ich mir vorstellen könnte, ist die Entstehung von mikroskopischen
"Kavitäten" durch den Knick des Plättchens und der entstehenden Schallwelle.
Kavitäten entstehen in jedem Ultraschallreiniger, das sind mikroskopisch
kleine Vakuum- bzw. Dampfbläschen in Flüssigkeiten, die mit sehr großer
Geschwindigkeit entstehen und wieder zusammenbrechen. Durch diese Kavitäten
wird der Schmutz von den zu reinigenden Teilen gelöst. Eventuell wirken
Kavitäten ja auch als Kristallisationskeim.
MFG
Andy
Bodo Mysliwietz
"Andreas Haimberger" <andreas.h...@chello.at> schrieb im Newsbeitrag
news:VfKH5.8743$db2.4...@news.chello.at...
> Was ich mir vorstellen könnte, ist die Entstehung von mikroskopischen
> "Kavitäten" durch den Knick des Plättchens und der entstehenden Schallwelle.
> Kavitäten entstehen in jedem Ultraschallreiniger, das sind mikroskopisch
> kleine Vakuum- bzw. Dampfbläschen in Flüssigkeiten, die mit sehr großer
> Geschwindigkeit entstehen und wieder zusammenbrechen. Durch diese Kavitäten
> wird der Schmutz von den zu reinigenden Teilen gelöst. Eventuell wirken
> Kavitäten ja auch als Kristallisationskeim.
Ich denk in der selben Richtung. Durch das knicken entsteht im knick-moment eine
sehr grosse Geschwindigkeit so dass auf der einen Seite es zu einem Unterdruck
mit eben vermutlicher Vakuumbildung und an der anderen Seite zu einer Stosswelle
kommt.
Übrigens eine festes "draufklatschen" oder hinwerfen reicht auch zur
Kristalisation aus.
Bodo Mysliwietz
Sven Grupe
TACH!
> Ich denk in der selben Richtung. Durch das knicken entsteht im
knick-moment eine
> sehr grosse Geschwindigkeit so dass auf der einen Seite es zu einem
Unterdruck
> mit eben vermutlicher Vakuumbildung und an der anderen Seite zu einer
Stosswelle
> kommt.
> Übrigens eine festes "draufklatschen" oder hinwerfen reicht auch zur
> Kristalisation aus.
Ich würde sagen, das ganze ist einfacher........Wir haben es hier mit einer
übersättigten Lösung zu tun........Energetisch gesehen ist das System
metastabil.............Es bedarf nur einer kleinen energetischen Veränderung
und das System verliert spontan Energie........hier tritt die
Kristallisation ein und es wird Kristallisationswärme (Gitterenergie)
frei......
Sven
Michael Kratz
Taschenwärmer sind eines meiner chemischen Lieblingsthemen. Folgende Typen kenne
ich:
1. Lavatherm o. ä. auf Basis einer unterkühlten Schmelze von Calciumacetat. Das
Knicken des Metallblättchens wirkt wie ein Kristallisationskeim (Kantenbildung;
siehe Würfelzucker bringt CO2-haltige Getränke zum Schäumen!). Beim
anschließenden Kristallisieren wird Kriastallisationswärme frei.
2. Aiosan, BodyHeater, HotSpot o.ä.: Diese Beutel, die geknetet werden müssen,
enthalten feines Eisenpulver, Aktivkohle, ein poröses Mineral namens Vermiculite
(das mit Wasser vollgesogen ist) und Kochsalz. Durch das Entfernen kommt
(Luft-)Sauerstoff an die Mischung, das Kneten fördert die Durchfeuchtung. Und
woher kommt die Wärme? Nein, nicht durch Reibung, sondern durch die exotherme
chemische Reaktion, die man Rosten von Eisen nennt! Zum Schluss sind die Beutel
wertlos.
3. Taschenwärmer, die wie Brillenetuis aussehen und in denen glimmende Stäbe
(ich vermute, aus Kohlenstoff mit einem Oxidationsmittel) abbrennen. Wirken
toll!
4. Taschenwärmer, in denen Benzin an einem Drahtnetz flammenlos abbrennt.
Kennt vielleicht jemand noch eine Sorte? Ich meine, außer einem Flachmann mit
Obstler?
Gute Nacht wünscht
Michael
Bodo Mysliwietz
"Sven Grupe" <a271...@smail.uni-koeln.de> schrieb im Newsbeitrag
news:8tb83e$reo$1...@news.rrz.Uni-Koeln.DE...
> > Übrigens eine festes "draufklatschen" oder hinwerfen reicht auch zur
> > Kristalisation aus.
>
> Ich würde sagen, das ganze ist einfacher........Wir haben es hier mit einer
> übersättigten Lösung zu tun........Energetisch gesehen ist das System
> metastabil.............Es bedarf nur einer kleinen energetischen Veränderung
> und das System verliert spontan Energie........hier tritt die
> Kristallisation ein und es wird Kristallisationswärme (Gitterenergie)
> frei......
Das draufklatschen wäre eine "kleine energetische Änderung" ebenso wie das
Lokale erwärmen oder abkühlen um 5°C. Im letzteren fall passiert aber i.d.R.
immer noch nichts ( abgesehen von Tiefkühlung). Der Knackpunkt scheint doch mehr
in Richtung mechanischer Störung der Hydrathülle zu gehen, welche dann als
Kettenreaktion durch die Lösung geht.
Markus Schreiber
> Natriumacetat. Wenn man nun ein in dieser Flüssigkeit befindliches
> Metallplättchen drückt, wandelt sich das Gel von dort aus schlagartig in
> eine weiße, stetig fester werdende Substanz um, wobei in einem angenehmen
> Maß Wärme abgestrahlt wird. Das Kissen ist so einige Stunden lang
brauchbar,
> bis es abgekühlt und hart geworden ist. Will man nun das Kissen wieder
> gebrauchsfertig machen, so muß es in einem passenden Topf mit Wasser
gekocht
> werden.
>
>
> Meine Vermutung ist die, daß beim Biegen des Metallplättchens Metallionen
> freigesetzt werden, die irgendeine chemische Reaktion mit Wärmeentwicklung
> in Gang setzen.
>
Hallo
Schau mal unter
http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/tip/01_99.htm
nach. Dort ist alles sehr genau erklärt und mit verschiedenen Salzen im
Versuch nachempfunden. Sogar Temp./Zeit Diagramm der Reaktionen.
MfG
Markus