Nicht alle Arten von Handwärmern erwärmen sich, wenn sie Luft ausgesetzt werden, aber diejenigen, die ihre Wärme aus einem Prozess namens Oxidation beziehen, vielleicht besser bekannt als Rosten. Verpackte Wärmer enthalten Eisenpartikel, Salzwasser, Kohlenstoff und andere Chemikalien, die als Isolatoren wirken. Wenn die Schutzverpackung geöffnet wird, dringt Außenluft in die Chemikalien im Inneren ein und der Sauerstoff reagiert chemisch mit dem Eisen, wodurch das Eisen rostet oder oxidiert. Unterstützt wird dieser Oxidationsprozess durch die Salzlösung, die als Katalysator fungiert.
Eines der Ergebnisse dieses Oxidationsprozesses ist die Erzeugung von Wärme oder in der Chemie eine exotherme Reaktion. Die Kohlenstoffpartikel tragen dazu bei, diese Wärme über die gesamte Verpackung zu verteilen. Andere Chemikalien helfen, die exotherme Reaktion langsam genug zu halten, um lang anhaltende Wärme zu erzeugen, nicht nur ein schnelles Aufflammen. Ist das gesamte Eisen zu Eisenoxid oder Rost umgewandelt, ist die exotherme Reaktion vorbei und der Handwärmer kann keine Wärme mehr abgeben.
Das Prinzip, das diesen Produkten die Fähigkeit verleiht, die Hände zu wärmen, ist das gleiche Prinzip, das auch selbstklebende Heizkissen antreibt. Sobald der Schutzstreifen vom Pad entfernt wird, reagiert Sauerstoff aus der Außenluft mit der dünnen Schicht aus Eisenfäden im Pad und es kommt zu einer exothermen Reaktion, die über Stunden andauern kann.
Es gibt andere Arten von Handwärmern, die ein völlig anderes chemisches Verfahren verwenden, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen. Diese Geräte enthalten eine übersättigte Lösung von entweder Natriumacetat oder Calciumnitrat. Übersättigung bedeutet, dass eine Lösung überhitzt wurde, damit sich mehr einer ausgewählten Chemikalie darin auflösen kann. Beim Abkühlen der Lösung müsste nur ein kleiner Materialkorn eingebracht werden, um das gesamte Gefüge zum Auskristallisieren und Erstarren zu bringen.
Einige Handwärmer nutzen dieses Prinzip der Übersättigung, um Wärme zu erzeugen. Eine übersättigte Lösung von Natriumacetat oder Calciumnitrat wird in einem Beutel mit einem Streifen aus aufgerautem Edelstahl verschlossen. Wenn die Tasche hin und her manipuliert wird, sollte ein winziges Stück Metall vom Streifen abbrechen. Dieser winzige Fleck reicht aus, um einen Salzkristall aus der Lösung zu lösen und fest zu werden. Innerhalb von Sekunden kristallisiert die Lösung zu einem Feststoff. Dabei tritt eine exotherme Reaktion auf und für mindestens 30 Minuten wird nutzbare Wärme erzeugt. Im Gegensatz zu den oxidierenden Wärmern kann dieser Typ jedoch wiederverwendet werden, indem die Salzlösung erneut erhitzt wird, bis sie wieder übersättigt und instabil wird.