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化学

冷えピタは吸熱反応?メカニズムをわかりやすく解説

冷えピタ

冷えピタって化学変化で起きる吸熱反応ですか?

私は足先が腫れている犬を診た時
冷えピタなどの冷却シートを使用することがあります。
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もちろん冷えピタは高熱でうなされている人間の頭にも
貼ることがありますね。

どうして冷えピタを貼ると
私たちは冷たいと感じるのでしょう?
化学的に見たら熱を奪う反応が起きているからで、吸熱反応といいます。

今回の記事では冷えピタの吸熱反応についてわかりやすく解説していきます。

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冷えピタは吸熱反応であって発熱反応ではない

冷えピタ
まず大事なこととして

・発熱反応
・吸熱反応

に分けることができます。

発熱反応とは化学反応が起こる時に周囲の温度が上昇する反応のことです。

これに対して吸熱反応とは化学反応が起こる時に周囲の温度が下がる反応のことです。
周囲の温度が下がるってところがポイントです。

発熱反応と吸熱反応では基本的には発熱反応の方が起こりやすいです。
これは納得がいくと思います。
あなたの周辺で発熱反応はよく起きていると思います。
例えば、ガスバーナーで鍋を温めてカレーライスを作るのって発熱反応ですが
こんな感じで料理を作るために加熱するのって常識ですよね。

あとはホッカイロも発熱反応ですが、
こういうのも冬になったらたくさんの人が利用しているので
想像しやすいですよね。

逆に吸熱反応って自然では発熱反応ほど
いろんなところで起こっているわけではありません。

ただ全く吸熱反応が起きていないわけではありません。

日常生活で起きている吸熱反応というのは

・気化熱(水が蒸発する時に周囲の熱を吸収して発生)
・溶解熱(物質が水に溶解し電離するときに発生)

が利用されて起こります。

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冷えピタのメカニズム(吸熱反応)

冷えピタ

冷えピタは先ほど解説した吸熱反応の中でも気化熱を利用しています。
具体的には冷却シートは水分が蒸発する時に周りの熱を吸収します。
これがいわゆる気化熱による吸熱反応ですね。

もしあなたが冷えピタを頭に貼っているとしたら
冷えピタの水分が蒸発する時に気化熱が発生しあなたの熱が吸収され
冷たく感じるわけ
です。

逆にいうと冷えピタは変な薬剤を使って
あなたの頭を冷やしているわけではないってことです。
単純に水分が蒸発する時に発生する気化熱を利用して
あなたの頭の熱を奪い、冷たく感じるわけですね。

具体的には冷えピタのジェルの部分(青い部分)に水分が存在し
その水分が蒸発するとに気化熱が発生し周りの熱を奪います。
なので冷えピタのジェルに含まれる水分がなくなると
気化熱が発生することはなくなるので冷えピタを貼っても
あなたの熱を奪うことはなくなります。

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気化熱とは?冷えピタの吸熱反応

冷えピタ

水は氷という固形の状態から水という液体の状態になり
水蒸気という気体の状態に状態が変化しますよね。

例えば20℃の水は液体の状態です。
この液体の水が20℃のままで水蒸気という状態に変化するためには
10.5 kcal/molという量の熱が必要です。

逆に20℃のまま水蒸気に変化する時には
10.5 kcal/molという量の熱を周りから奪います。
すると周りは熱が奪われたため、周りの温度は下がります。
これが気化熱のメカニズムです。

水が蒸発するときに周りから熱を奪う、
この時に奪う熱が気加熱ですね。
冷えピタはこの気化熱というメカニズムを利用しています。

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同じ吸熱反応でも冷えピタと瞬間冷却パックでは冷えるメカニズムが違う!

冷えピタ

ちなみに冷えピタは気加熱を利用していますが、
瞬間冷却パックは冷やすメカニズムが違います。
瞬間冷却パックは硝酸アンモニウムとか尿素が入っていて
これらの物質が水に溶けることで温度が下がるというメカニズムになっています。

以上で解説を終わります。

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