小火鍋?zhàn)詿岚陌l(fā)熱原理主要基于生石灰（氧化鈣，CaO）與水發(fā)生劇烈的水合反應(yīng)，這是熱源，輔以其他成分（如、碳酸鈉、鐵粉、活性炭等）來優(yōu)化反應(yīng)速度、溫度和持續(xù)時(shí)間。
以下是詳細(xì)過程：
1. 反應(yīng)：生石灰水合
* 自熱包的主要成分是生石灰（CaO）。當(dāng)加入冷水時(shí)，發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：
`CaO (s) + H?O (l) → Ca(OH)? (s) + 熱量`
* 這是一個(gè)劇烈的放熱反應(yīng)。氧化鈣（生石灰）與水結(jié)合生成氫氧化鈣（熟石灰），并釋放出大量的熱能。這個(gè)反應(yīng)本身就能在短時(shí)間內(nèi)（幾秒到幾十秒）將溫度迅速提升到90°C以上，甚至接近100°C。
* 這是自熱包的、基礎(chǔ)的熱量來源。
2. 關(guān)鍵輔助：反應(yīng)
* 為了補(bǔ)充熱量并維持高溫時(shí)間（通常需要15-20分鐘來煮熟食物），自熱包中通常添加了（Al）。
* 在堿性環(huán)境中能與水反應(yīng)：`2Al + 2NaOH + 6H?O → 2NaAl(OH)? + 3H? + 熱量`
* 然而，初始反應(yīng)體系中并沒有現(xiàn)成的（NaOH）。這時(shí)碳酸鈉（Na?CO?，常作為填充劑和pH調(diào)節(jié)劑） 就發(fā)揮了作用。生石灰水合產(chǎn)生的氫氧化鈣`Ca(OH)?`是強(qiáng)堿，它能與碳酸鈉反應(yīng)：`Ca(OH)? + Na?CO? → CaCO?↓ + 2NaOH`
* 生成的（NaOH） 提供了反應(yīng)所需的強(qiáng)堿性環(huán)境。于是得以持續(xù)與水反應(yīng)，再次釋放大量熱量，并產(chǎn)生氫氣（H?）。這個(gè)反應(yīng)放熱穩(wěn)定，有效延長了高溫時(shí)間。
3. 其他成分的作用
* 碳酸鈉（Na?CO?）： 如上所述，與氫氧化鈣反應(yīng)生成，為反應(yīng)創(chuàng)造條件；同時(shí)其溶解吸熱也有一定的緩沖作用，防止初始升溫過于劇烈。
* 鐵粉： 可能參與微弱的電化學(xué)腐蝕（在鹽分存在下）或氧化反應(yīng)，貢獻(xiàn)少量額外熱量，并可能幫助消耗反應(yīng)初期產(chǎn)生的少量氧氣。
* 活性炭/炭粉： 主要作為分散劑和保溫材料。它能吸附反應(yīng)產(chǎn)生的水蒸氣，使水分更均勻地接觸反應(yīng)物；其多孔結(jié)構(gòu)也有助于儲(chǔ)存部分熱量，減緩散熱速度，使加熱更均勻持久。
* 氯化鈉（）： 通常作為催化劑或電解質(zhì)，加速反應(yīng)（特別是鐵粉的腐蝕或形成原電池），并可能降低水的冰點(diǎn)（在寒冷環(huán)境下有用）。
* 硅藻土/蛭石： 作為吸水劑和載體，吸收多余水分防止反應(yīng)過于劇烈，并承載反應(yīng)物。
4. 安全與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
* 反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣（H?） 具有可燃性。因此自熱包的外包裝（無紡布）和自熱火鍋/米飯的外盒都設(shè)計(jì)有透氣孔或透氣膜，確保氫氣安全緩慢地釋放到大氣中，防止積聚導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)。使用時(shí)務(wù)必保證透氣孔暢通，不能密閉容器！
* 反應(yīng)終產(chǎn)物主要是氫氧化鈣`Ca(OH)?`、碳酸鈣`CaCO?`、氫氧化鋁凝膠等，具有強(qiáng)堿性，不可食用，處理時(shí)也需小心避免接觸皮膚或眼睛。
總結(jié)來說：
小火鍋?zhàn)詿岚陌l(fā)熱是一個(gè)多組分協(xié)同作用的化學(xué)過程。生石灰（CaO）遇水發(fā)生水合反應(yīng)是瞬時(shí)高溫的；（Al）在碳酸鈉（Na?CO?）和生石灰水合產(chǎn)物共同創(chuàng)造的堿性環(huán)境中持續(xù)與水反應(yīng)，提供穩(wěn)定且持久的熱量輸出；其他成分（鐵粉、活性炭、等）則起到加速反應(yīng)、分散熱量、維持溫度、吸收水分等輔助作用。巧妙的設(shè)計(jì)確保了在可控和安全的前提下，快速產(chǎn)生足夠的熱量來加熱食物。整個(gè)過程的本質(zhì)是將化學(xué)能（反應(yīng)物的化學(xué)鍵能）地轉(zhuǎn)化為熱能。
