Wie funktionieren Handwärmer? (+Experiment)

Kalte Hände in dieser eisigen Jahreszeit. Wer kennt es nicht? Zum Glück gibt es Handwärmer, die in Sekundenschnelle für wohlige Wärme sorgen. Wie diese chemischen Wunderwerke funktionieren, erkläre ich euch heute mit Hilfe eines faszinierenden Experiments. Und bleibt bis zum Ende dran, um zu sehen, mit welchem technischen Schwankerl ich das heutige Video produziert habe. Viel Spaß! Das ist ein Handwärmer, auch bekannt als Taschenwärmer oder in Fachkreisen als latent Wärmespeicher. Latent deshalb, weil ein Handwärmer thermische Energie verborgen speichert. Freigesetzt wird diese Energie, wenn das Metallplättchen innerhalb der flüssigkeitsgefüllten Kunststoffhülle geknickt wird. Innerhalb weniger Sekunden kristallisiert dann die gesamte Flüssigkeit und erwärmt sich auf bis zu 51°C. Doch wieso tut es das? Ausschlaggebend ist die Flüssigkeit im Handwärmer, die sich aus einer Natrium-Acetat-Lösung zusammensetzt. Für einen Handwärmer werden so in nur 5ml destilliertem Wasser rund 50g des Salzes Natrium-Acetat gelöst. Kaum zu fassen, oder? Der entscheidende Punkt, um eine derart hohe Salzkonzentration zu erreichen, ist die Erwärmung der Lösung. Um nämlich ein positiv geladenes Natriumatom von dem negativ geladenen Acetat zu lösen, wird Energie benötigt. Und je höher die Temperatur, desto mehr Wärmeenergie ist vorhanden, die zum Lösen des Salzes entzogen werden kann. Das ist übrigens auch der Grund, wieso Lösungen bei Zugabe von Salz kälter werden. Es folgt schließlich eine Flüssigkeit, in der ein Maximum an Salz gelöst wurde. Die Lösung ist mit dem Salz gesättigt. Kühlt man sie nun bei gleichbleibender Salzkonzentration wieder auf Raumtemperatur ab, dann würde der vorherige Prozess doch umgekehrt ablaufen und sich erneut Salzkristalle bilden. Geschieht dieser Abkühlprozess aber langsam und in einer sauberen Umgebung, ohne sogenannte Kristallisationskeime, dann bleibt das Salz gelöst, obwohl es die Temperatur eigentlich nicht zulassen sollte. Die Lösung ist damit übersättigt mit dem Salz und da man sie unter ihren Gefrierpunkt abgekühlt hat, wird sie auch als unterkühlte Flüssigkeit bezeichnet. Genau diese übersättigte, unterkühlte Flüssigkeit befindet sich in einem Handwärmer. Doch wie geschieht nun die Wärmeerzeugung? Durch die Ausnutzung des metastabilen Zustands. Ohne Einwirkung ist die Lösung stabil, doch schon kleinste Erschütterungen oder die genannten Kristallisationskeime, was einfach kleine Partikel sind, können eine Kristallisation auslösen. Im Fall des Handwärmers übernimmt diese Initialzündung das Metallplättchen, in dessen Ritzen sich kleinste Kristalle absetzen, die beim Knicken wieder freigegeben werden. Nur ein einziger losgelöster Kristall setzt damit eine Kettenreaktion in Gang und lässt die gesamte Lösung kristallisieren, wobei auch die gesamte zuvor aufgenommene Wärmeenergie wieder freigegeben wird. Doch seht selbst! Ich habe hier eine geringe Menge der übersättigten Natriumacetatlösung und hier einen einzigen Natriumacetatkristall, der kaum sichtbar ist. Gibt man diesen nun in die Lösung, kristallisiert schlagartig die gesamte Salzlösung. Ist das nicht erstaunlich? Richtig interessant wird es aber, wenn man nun weitere Natriumacetatlösung hinzugibt. Passt mal auf! Wie ihr vielleicht schon bemerkt habt, wurde das heutige Video anders als sonst produziert und zwar mit Hilfe dieses All-in-One-Computers namens Sprout Pro von HP. Dabei habe ich die integrierte Kamera und eine Aufnahme-App verwendet, um meine Zeichnungen zu digitalisieren. Aufgrund einer mäßigen Kameraqualität und softwaretechnischen Einschränkungen konnte aber leider noch keine optimale Bildqualität erzielt werden. Der zweite Bildschirm, der mittels eines eingebauten Projektors auf ein Touchpad projiziert wird, konnte dabei zur idealen Beleuchtung der Zeichenebene verwendet werden und zeigte mir zudem an, welcher Bereich in der Aufnahme zu sehen ist. Äußerst praktisch, nicht nur für mich als Web-Videoproduzent. Dank des Digitizer-Stifts, der Projektion samt Touchpad und der Möglichkeit, Objekte sogar dreidimensional einzuscannen, kann man auch in anderen Bereichen der Bildung und im Arbeitsalltag verschiedenste Anwendungen für dieses innovative Gerät finden. Neugierig geworden? Dann schau einfach in die Infobox oder klick jetzt auf die Infocard, um mehr Informationen zum HP Sprout Pro zu bekommen. Danke fürs Anschauen und frohes Neues euch allen! Lasst bitte wie immer Feedback in Form einer Bewertung oder eines Kommentars da, mehr zu Computern und deren Funktionsweise gibt's in der oberen Playlist und klickt unten, um mein letztes Video zum menschlichen Körper anzuschauen. Ich wünsche euch allen einen erfolgreichen Start ins Jahr 2017 und dann sehen wir uns schon bald wieder. Ciao!