食品发热包的发热原理主要基于生石灰（氧化钙）遇水发生剧烈放热反应这一化学反应，并常辅以其他成分进行优化。以下是其详细工作原理：

1. 反应：生石灰水合反应

* 发热包的主要成分是生石灰（CaO）。

* 当用户按照说明，将冷水加入发热包所在的外层容器底部时，水接触到生石灰。

* 生石灰与水发生剧烈的化学反应，生成熟石灰（氢氧化钙， Ca(OH)₂），并释放出大量的热量：

`CaO (s) + H₂O (l) → Ca(OH)₂ (s) + 热量 (大量)`

* 这个反应是水合反应，其本质是氧化钙与水分子结合生成氢氧化钙晶体的过程，过程中化学键重组释放能量。该反应速度极快，放热集中。

2. 辅助反应与优化（常见配方）：

* 为了提升发热效率、延长发热时间或产生更多蒸汽，发热包通常还含有其他成分：

* ： （Al）能与水反应生成氢气并放热：`2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂↑ + 热量`。但此反应在常温下很慢。生石灰的初始反应提供了启动热量和碱性环境（Ca(OH)₂溶液呈强碱性），能显著加速铝与水的反应，产生更多热量和大量氢气（氢气进一步促进热对流）。是增强发热效果的关键。

* 碳酸钠/碳酸氢钠： 主要作用是消耗反应生成的氢氧化钙，减缓碱性，避免食物被过度碱化影响口感，同时也能提供少量热量（与酸反应或双水解）。

* 硅藻土、活性炭、铁粉等： 主要作为填料、吸水剂、缓释剂或催化剂，帮助控制反应速度、均匀发热、吸收多余水分或防止结块。

* 铁粉、盐（电解质）： 有时加入以促进电化学腐蚀放热（类似暖宝宝原理），但在此类快速发热包中非主要作用。

3. 蒸汽的产生与热量传递：

* 反应释放的巨大热量使加入的冷水以及反应体系本身的水分迅速汽化，产生大量高温蒸汽。

* 这些高温蒸汽和反应体系的热量通过热传导和热对流的方式，有效地加热置于上层内盒中的食物和水。蒸汽尤其能快速穿透食物，实现均匀加热。

4. 温度与持续时间：

* 反应（生石灰水合）瞬间温度可达100℃以上。

* 加入等优化后，整个反应体系能在数秒到一分钟内迅速升温，使上层食物容器内的温度在5-15分钟内达到90℃以上，足以加热食物至可食用状态。

* 发热持续时间通常设计为10-20分钟，由生石灰和辅助成分（特别是）的配比、水量以及包材的透气性控制。

安全与注意事项：

* 反应剧烈，产生大量蒸汽和高温，必须严格按照说明操作，避免。

* 使用冷水，热水会引发过于剧烈的反应甚至危险。

* 确保透气孔畅通，避免密闭空间使用，防止蒸汽压力过大导致风险。

* 反应后残留物（主要是氢氧化钙、未反应物及填料）具有强碱性，需冷却后妥善处理，避免接触皮肤或误食。

总结： 食品发热包的发热原理是生石灰（CaO）遇冷水发生剧烈的水合放热反应，生成氢氧化钙并释放大量热量。通过添加等成分进行优化，可显著提升发热强度和持续时间，并产生大量蒸汽。这些热量和蒸汽共同作用，在短时间内地将上层食物加热至熟透可食。其是快速、的化学能向热能的转化。