"שקית חימום" (Heat Pad), או (Hand Boiler), היא שקית עם נוזל, בדרך כלל צבוע, ועם פחית מתכת קמורה קטנה עם חריצים, הניתנת לכיפוף בפנים.

ניתן לראות דוגמה למתקן זה, בתמונה:

כאשר מפעילים לחץ על פחית המתכת הקטנה הנמצאת בתוך השקית, היא מתכופפת בבת אחת, ומהווה מרכז (גרעין) התגבשות לחומר הנוזלי הנמצא בשקית. בתהליך ההתגבשות משתחררת כמות חום גדולה, המחממת את הסביבה הקרובה שלה למשך דקות ארוכות.

הנוזל בשקית נמצא במצב של קירור יתר (Super Cool). זוהי תמיסה רווית יתר של נתרן אצטט.

התהליך המתרחש הוא תהליך ספונטני, הפולט אנרגיה בהתרחשותו.

לאחר השימוש, ניתן לחמם את השקית (שנמצאת עם חומר מוצק בתוכה) בתוך כלי עם מים רותחים, ולהחזיר את החומר בתוך השקית למצב נוזלי, כדי שתוכל לשמש שוב.

עקרונית, כל זמן שהשקית שלמה, אין מגבלה למספר הפעמים בהן ניתן להשתמש בשקית החימום.

 

למתקדמים:

קבלת תוצר מוצק, מתרחשת כתוצאה מהתגבשות של תמיסה רוויה ביתר, של יוני נתרן ויוני אצטאט (Sodium Acetate), עם מולקולות מים.

התגובה הכימית המלאה:

NaCH3CO2(s) → Na+(aq) + CH3CO2-(aq)

 

כיפוף הדסקית הנמצאת בתוך הנוזל, מספקת את האנרגיה ההתחלתית (אנרגיית השפעול) הנדרשת להתחלת תהליך ההתגבשות (יצירת מרכז גיבוש ראשוני). כתוצאה מכך, מתרחש תהליך אקסותרמי בו נפלטה אנרגיה אל הסביבה.

מאמר מדעי, המסביר (באנגלית) את הפיזיקה והכימיה של התהליך בשקית החימום, מופיע ב:

B. Sandnes: "The Physics and the Chemistry of the Heat Pad", Am. J. Phys. 76(6), pp. 546-550, June 2008.
יישומים טכנולוגיים של העיקרון של שקית החימום:

החומר בשקית החימום הוא חומר העובר מעבר פאזה (PCM = Phase Change Material).

• חומר משנה פאזה לאחסון אנרגיה תרמית (Thermal Energy Storage) הוא חומר שיש לו חום היתוך (Heat of Fusion) גבוה. החומר ניתך, או מתגבש, בטמפרטורה מוגדרת, ויכול לשמש לאחסון אנרגיה במצב צבירה אחד, לעומת מצב צבירה אחר. חומר המאפשר אחסון אנרגיה בצורה זאת, נקרא: LHS = Latent Heat Storage Material. כאשר מחממים את המוצק, הוא הופך לנוזל תוך כדי אגירת כמות גדולה של חום. התהליך כולו מבוצע בטמפרטורה קבועה, עד שכל הנוזל הופך למוצק. לחומר יש צפיפות גבוהה של אחסון אנרגיה (High Energy Storage Density).
• משתמשים בשקיות חימום לחימום אברים של גוף האדם, בעיקר לאחר מאמץ של ספורט, כאבי שרירים, כאבי גב, וכו'.

למתעניינים בכימיה:

• אם יש ברשותכם נתרן אצטט, שופכים כמות של רבע כוס לכלי נקי. מוסיפים מים, כך שיכסו את החומר. מחממים תוך כדי עירבוב עם כף עץ, עד שחלק מהמים מבצעים תגובה כימית והיתר מתאדים. יש לשמור את החומר בתוך שקית אטומה, כדי למנוע מגע עם אדי מים באוויר.
• ניתן להכין נתרן אצטט במעבדה, באמצעות הוספת כמויות גדולות של סודה לאפייה (Baking Soda = Sodium Bicarbonate), לחומץ (Vinegar = Weak Acetic Acid). לאחר מכן יש להרתיח את התמיסה, עד להוצאת המים ממנה.