發熱包產生熱量的原理是化學反應放熱，其中常見且的是生石灰（氧化鈣）遇水發生水合反應。以下是詳細的解釋：

1. 反應：生石灰（氧化鈣）的水合作用

* 發熱包的主要成分通常是生石灰（CaO），一種白色或灰白色的塊狀或粉末狀物質。

* 當發熱包被使用時，其內部或附帶的小水包被擠破（或手動加入適量水），水與生石灰接觸。

* 發生劇烈的化學反應：CaO + H?O → Ca(OH)? + 熱量。

* 這個反應稱為水合反應或消化反應，產物是熟石灰（氫氧化鈣）。

* 關鍵點： 這個反應是一個強放熱反應。在反應過程中，氧化鈣分子與水分子結合形成氫氧化鈣分子的同時，會釋放出大量的化學能，這些能量以熱能的形式散發出來。這是發熱包短時間內產生高溫的主要熱源。

2. 輔助反應：金屬氧化反應（常見于復合發熱包）

* 為了調節反應速度、延長發熱時間或提高溫度，許多現代發熱包（尤其是自熱食品用的）會添加其他成分，常見的是鐵粉（Fe）。

* 鐵粉在有水和電解質（如氯化鈉 - ） 存在的情況下，會發生氧化反應（生銹）：

* 陽反應： Fe → Fe2? + 2e?

* 陰反應： O? + 2H?O + 4e? → 4OH? （需要氧氣參與）

* 總反應： 4Fe + 3O? + 6H?O → 4Fe(OH)? + 熱量

* 這個氧化反應也是一個放熱反應，雖然單位質量放熱不如生石灰水合反應劇烈，但反應速度相對可控，可以與生石灰反應配合，提供更持久或更穩定的熱量。鹽的作用是作為電解質，加速電化學腐蝕過程（即生銹反應）。

* 有時也可能加入少量（Al），其氧化反應（4Al + 3O? → 2Al?O?）同樣劇烈放熱，但成本較高或反應過于劇烈，使用不如鐵粉普遍。

3. 設計與控制：

* 隔離水包： 生石灰必須嚴格防水保存，所以發熱包內通常有一個獨立的小水包（或使用時才加水）。

* 透氣無紡布外包裝： 發熱包外層采用特殊無紡布，既能防止內容物粉末漏出，又能讓反應產生的水蒸氣順利排出，同時允許空氣（氧氣）進入以支持鐵粉的氧化反應。

* 溫度控制： 通過控制生石灰、鐵粉、水、鹽的比例以及包裝的透氣性，可以調控反應的劇烈程度和溫度（通常可達90℃以上，足以加熱食物或產生蒸汽）。

總結：

發熱包的熱量主要來源于成分生石灰（CaO） 遇水發生強放熱的水合反應（生成熟石灰Ca(OH)?）。在許多設計中，還會添加鐵粉（Fe） 和（NaCl），利用鐵在有水和電解質存在下的氧化反應（生銹）作為輔助或持續熱源。這些化學反應將儲存的化學能直接轉化為熱能，無需外部電源或明火，是一種便捷的一次性供熱方式。使用時務必注意安全，避免和蒸汽灼傷。