食品發熱包（常見于自熱火鍋、自熱米飯等）產生熱量的原理是化學反應放熱，其中的反應是生石灰（氧化鈣）與水的劇烈化合反應。

以下是詳細說明：

1. 反應物：生石灰與水

* 發熱包內的成分是生石灰（化學式：CaO）。

* 當用戶按照說明向發熱包加入冷水時，生石灰（CaO）與水（H?O）發生劇烈的化學反應：

> CaO + H?O → Ca(OH)? + 熱量

* 這個反應是強放熱反應，會釋放出大量的熱量。反應生成的產物是熟石灰（氫氧化鈣，Ca(OH)?）。

* 該反應本身釋放的熱量非常可觀，理論上能使體系溫度迅速升高到100°C以上，足以將反應產生的水汽化，產生大量蒸汽。

2. 輔助成分及其作用：

為了優化反應過程、控制反應速率、提高熱效率或增加安全性，發熱包中通常還包含其他成分：

* 硅藻土/蛭石/珍珠巖： 這些是多孔性材料，主要作用是吸附水分，防止反應初期局部水量過大導致過于劇烈甚至噴濺。它們能均勻分散水分，使反應更平穩、持久。

* 活性炭： 具有吸附作用，能吸附反應過程中可能產生的少量異味氣體（如氫氣），改善使用體驗。同時，其多孔結構也有助于分散反應物。

* 鐵粉/： 在堿性環境下（生石灰反應后生成Ca(OH)?，環境呈強堿性），金屬粉（特別是鐵粉）可以與水發生氧化反應并放熱：

> Fe + 2H?O → Fe(OH)? + H?↑ + 熱量 (堿性條件下)

* 這個反應放熱量雖然不如生石灰反應劇烈，但能補充熱量，延長發熱時間，使加熱更充分。產生的氫氣會被活性炭吸附。

* 碳酸鈉/碳酸氫鈉： 主要作用是調節反應速率和pH值。它們可以與生成的Ca(OH)?反應（復分解反應），生成溶解度更小的碳酸鈣沉淀，這有助于減緩反應的速率，避免瞬間過熱，同時也能消耗部分堿度，略微降低體系的腐蝕性。

* 氯化鈉（）： 有時添加，主要作用是降低水的冰點（如果使用冷水），并可能作為電解質，促進金屬粉（如鐵粉）的電化學腐蝕反應（形成微電池），從而輔助放熱。

3. 熱量傳遞與加熱過程：

* 當冷水加入發熱包后，上述化學反應被觸發，在短短幾十秒內產生大量熱量。

* 熱量通過熱傳導和蒸汽對流兩種主要方式傳遞給上層容器中的食物和水。

* 反應產生的高溫水蒸氣向上涌出，直接加熱食物，這是非常有效的加熱方式。

* 同時，發熱包本身和反應容器壁變得非常燙，通過接觸將熱量傳導給上層容器底部，加熱其中的水和食物。

4. 安全與注意事項：

* 該反應劇烈且產生高溫（可達100°C以上甚至150°C），蒸汽溫度也很高，必須嚴格按照說明操作，只能加冷水（熱水會瞬間加劇反應導致危險），不能撕開發熱包（強堿性腐蝕物接觸皮膚危險），并注意通風（避免氫氣積累）。

* 反應后的產物主要是氫氧化鈣（強堿性）、碳酸鈣等，具有腐蝕性，應避免直接接觸皮膚，需按垃圾妥善處理。

總結來說：

食品發熱包的熱量主要來源于生石灰（CaO）與水（H?O）化合生成熟石灰（Ca(OH)?）的劇烈放熱反應。輔助成分（如金屬粉、多孔吸附材料、碳酸鹽等）通過提供額外熱量、控制反應速率、均勻分散水分、吸附副產物等方式，優化了發熱過程，使其能安全、有效地在短時間內產生足夠的高溫蒸汽和熱量來加熱食物。整個過程是化學反應放熱原理的典型應用。