放热过程

热力学中,放热过程是一种热力学过程或反应,它从系统向周围环境释放能量,通常形式为 热,但也以光(例如火花、火焰或闪光)、电(例如电池)或声音(例如燃烧气时听到的爆炸声)的形式。 放热一词最早是由 19 世纪的法国化学家 Marcellin Berthelot 创造的。

与放热过程相反的是吸热过程,吸热过程通常以热量的形式吸收能量。 这个概念在物理科学中经常应用于化学反应,在化学反应中,化学键能转化为热能(热)。

两种化学反应

放热和吸热描述了自然界中发现的两种类型的化学反应或系统,如下所示:

能量释放

放热是指封闭系统向周围环境释放能量(热量)的转变,表示为

Q< 0. {displaystyle Q<0.}

当在恒定压力下发生转变且没有电能交换时,热量 Q 等于焓变,即

ΔH< 0 , {displaystyle Delta H<0,}

而在恒定体积下,根据热力学xxx定律,它等于内能 (U) 的变化,即

ΔU = Q + 0 < 0. {displaystyle Delta U=Q+0<0.}

在绝热系统(即不与周围环境进行热交换的系统)中,否则放热过程会导致系统温度升高。

在放热化学反应中,反应释放的热量以电磁能或分子动能的形式存在。 电子从一个量子能级跃迁到另一个量子能级导致光被释放。 这种光的能量相当于化学反应能量的一些稳定能量,即键能。 释放的这种光可以被溶液中的其他分子吸收,从而引起分子平移和旋转,从而产生对热的经典理解。 在放热反应中,活化能(开始反应所需的能量)小于随后释放的能量,因此存在净能量释放。

例子

放热过程的一些例子是:

  • 燃烧木材、煤炭和石油/石油等燃料
  • 铝热反应
  • 金属和其他高正电性金属与水的反应
  • 雨从水蒸气中凝结
  • 混合水和强酸或强碱
  • 酸和碱的反应
  • 碳水化合物通过脱水
放热过程
  • 水泥和混凝土的设置
  • 一些聚合反应,如环氧树脂的凝固
  • 大多数金属与卤或氧的反应
  • 氢弹和恒星核心(到铁)中的核聚变
  • 重元素的核裂变
  • 锌与盐酸的反应
  • 呼吸(分解葡萄糖以在细胞中释放能量)
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