热化学

热化学是研究与化学反应和物理转化（物理变化）有关的能量和热量。物理变化是指物质的一种状态（例如固体或液体）转变为另一种状态。变换的例子包括熔化（固体变成液体）和沸腾（液体变成气体）。

反应会释放或吸收能量。物理变化也会释放或吸收能量。热化学研究这些能量变化，特别是系统与其周围环境的能量交换。热化学在预测反应过程中任何时候的反应物和生成物数量方面非常有用。热化学家通过使用包括熵测定在内的数据来实现这一目的。热化学家可以判断一个反应是自发的还是不自发的，是有利的还是不利的。

内热反应吸收热量。放热反应放出热量。热化学结合了热力学的概念和以化学键形式存在的能量的概念，包括计算热容量、燃烧热、形成热、焓、熵、自由能和其他量。它包括热容量、燃烧热、形成热、焓、熵、自由能和热量等量的计算。

世界上第一台冰热量计，由Antoine Lavoisier和Pierre-Simon Laplace在1782-83年冬天使用。它被用来计算各种化学变化所产生的热量。这些计算是基于约瑟夫-布莱克早期发现的潜热。这些实验开始了热化学。Zoom
世界上第一台冰热量计，由Antoine Lavoisier和Pierre-Simon Laplace在1782-83年冬天使用。它被用来计算各种化学变化所产生的热量。这些计算是基于约瑟夫-布莱克早期发现的潜热。这些实验开始了热化学。

历程

热化学始于两个想法。

  1. 拉瓦锡和拉普拉斯定律（1780年）。任何转变的能量变化都等于反转过程的能量变化，并与之相反。
  2. 赫斯定律（1840年）。任何转变的能量变化都是一样的，不管是一步还是多步。

这些发现是在热力学第一定律（1845年）之前出现的。它们帮助科学家理解了这一定律。

Edward Diaz和Hess研究了比热和潜热。约瑟夫-布莱克提出了潜能变化的概念。

Gustav Kirchhoff在1858年表明，反应热的变化是由产品和反应物之间的热容量之差给出的： ∂ Δ H ∂ T = Δ C p {\displaystyle {{partial \Delta H}。\T}=Delta C_{p}}。{\displaystyle {{\partial \Delta H} \over \partial T}=\Delta C_{p}}.通过对这个方程的整合，可以从另一个温度下的测量值来评估一个温度下的反应热。

热量测定法

测量热量变化的方法叫量热法。它测量的是化学反应或物理变化的热量。热量计是一种量热的装置，通常是一个封闭的室内。

量热法有这些步骤。化学家使变化发生在室内。使用温度计或热电偶测量室内的温度。将温度与时间作对比，得出图表。化学家利用该图计算基本量。

现代热量计有小型计算机，可以测量温度并快速给出计算数据。一个例子是差示扫描热量计（DSC）。

体系

几个热力学定义在热化学中非常有用。一个"系统"是正在研究的宇宙的特定部分。系统外的一切都被认为是周围或环境。一个系统可以是：

  • 隔离系统----当它不能与周围环境进行能量或物质交换时，如绝缘炸弹热量计；
  • 一个封闭的系统 -- -- 当它能与周围环境进行能量交换但不能进行物质交换时，如蒸汽散热器。
  • 一个开放的系统 -- -- 当它能与周围环境进行物质和能量交换时，例如，一壶沸水。

流程

当一个系统的一个或多个属性(特征)发生变化时，它就会经历一个"过程"。一个过程与状态的变化相关（联系）。当系统的温度保持不变时，就会发生等温（相同温度）过程。当系统的压力保持不变时，就会发生等压（相同压力）过程。当系统中没有热量流动时，即发生绝热（无热交换）过程。

相关网页

  • 热化学方面的重要出版物
  • 同向反应
  • 最大工作原则
  • 反应量热计
  • 汤姆森-贝特洛特原则
  • Julius Thomsen
  • 纯物质的热力学数据库
  • 热量测定法
  • 热物理学

问题和答案

问：什么是热化学？
答：热化学是研究与化学反应和物理转化有关的能量和热量。

问：物理变化的例子有哪些？
答：物理变化的例子包括熔化（当固体变成液体）和沸腾（当液体变成液体）。

问：热化学如何帮助预测反应物和产物的数量？
答：热化学家使用数据，包括熵的测定，来预测特定反应中任何时候的反应物和生成物数量。

问：内热反应是有利的还是不利的？
答：内热反应是不利的。

问：放热反应是有利的还是不利的？
答：放热反应是有利的。

问：热化学结合了哪些概念？
答：热化学将热力学的概念与化学键形式的能量概念相结合。

问：热化学家进行哪些类型的计算？
答：热化学家进行的计算包括热容量、燃烧热、形成热、焓、熵、自由能和卡路里。

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