Handwärmer werden auch Latentwärmespeicher genannt. Foto: kaʁstn Disk/Cat/Wikipedia Beitragsbild: egkk privat/flickr.com.
Wenn die Temperaturen langsam steigen und sich der Frühling ankündigt, wird es für Handschuhe oft zu warm. Kuschelige Jackentaschen aber können eine angenehme Alternative sein. Hand- und Taschenwärmer sorgen dafür, dass es darin nicht kalt wird. Aber wie funktionieren sie überhaupt?
Das kleine Wärmepad, bestehend aus einer Plastikhülle mit einer durchsichtigen Flüssigkeit und einem darin schwimmenden runden Metallplättchen, spendet beim Knicken des Plättchens schnell wohltuende Wärme. Das Wärmekissen wird dabei hart und weiß und kühlt langsam ab. Um es erneut nutzen zu können, muss man es nur eine Weile in kochendes Wasser legen, wodurch das Innere wieder flüssig und durchsichtig wird.
Salze bilden Gitter
Die Flüssigkeit ist eine hochkonzentrierte Natriumacetat-Lösung. Natriumacetat ist ein Salz der Essigsäure. Salze bestehen aus positiven und negativ geladenen Atomen, die sich gegenseitig anziehen wie Magnete und daher eine Gitterstruktur bilden. Der Wärmekisseninhalt schmilzt bei einer Temperatur von 58 °C. Das heißt, wenn der Handwärmer in kochendes Wasser gelegt wird, bricht die Gitterstruktur auseinander. Die Wärmeenergie der Herdplatte wird unterdessen in der entstehenden Flüssigkeit gespeichert.
„Falscher“ Aggregatzustand
Demnach müsste ein Handwärmer, sobald er aus dem kochenden Wasser genommen wird, direkt wieder in seinen Festzustand wechselt, da es außerhalb des kochenden Wassers kälter als 58 °C ist. Dies ist aber nicht der Fall. Denn nach dem Kochen ist die Flüssigkeit eine „unterkühlte Schmelze“. Das heißt, sie befindet sich in einem Aggregatzustand, der nicht ihrer Temperatur entspricht.
Wenn beispielsweise Wasser unter 0 °C flüssig ist, spricht man ebenfalls von einer unterkühlten Schmelze. Legt man eine geschlossene Wasserflasche in ein Gefrierfach und nimmt man diese nach kurzer Zeit wieder heraus, ist das Wasser in ihr immer noch flüssig. Sobald man aber die Flasche öffnet oder sie leicht auf den Tisch schlägt, gefriert das Wasser sofort. Unterkühlte Schmelzen brauchen einen Impuls, um zu kristallisieren. Im Handwärmer ist das Knicken des Metallplättchens der Auslöser für die Kristallisation.
Kleine Partikel – große Wirkung
Der Grund: An der rauen Knickfläche des Stahlplättchens befinden sich makroskopisch kleine Partikel. Durch das Knicken des Plättchens werden sie freigesetzt und „animieren“ die Flüssigkeit zur Kristallisation.
Die während des Wasserbads im Kissen gespeicherte Wärme wird nun bei der Bildung der neuen Gitterstrukturen wieder frei und erwärmt die kalten Hände des Frierenden.
