放热过程

在热力学中，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（例如燃烧氢气时听到的爆炸声）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）。

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：

放热反应后，释放到周围环境的能量多于为启动和维持反应而吸收的能量。 一个例子是蜡烛的燃烧，其中燃烧产生的卡路里总和（通过观察周围环境的辐射加热和产生的可见光发现，包括燃料（蜡）本身的温度升高，转化为 热的 CO2 和水蒸气）超过了最初在点燃火焰和火焰自身维持过程中吸收的卡路里数量（一些能量被重新吸收并用于熔化，然后汽化蜡等，但远远超过在燃烧时释放的能量 产生 CO2 和 H2O）。

在吸热反应或系统中，能量是在反应过程中从周围环境中获取的，通常是由系统中有利的熵增加驱动的。 吸热反应的一个例子是急救冷敷袋，其中两种化学物质的反应，或一种化学物质溶解在另一种化学物质中，需要来自周围环境的热量，并且该反应通过吸收它们的热量来冷却小袋和周围环境。

光合作用是植物将二氧化碳和水转化为糖和氧气的过程，是一个吸热过程：植物从太阳吸收辐射能并将其用于吸热过程，否则是非自发过程。 储存的化学能可以通过逆（自发）过程释放：糖的燃烧，产生二氧化碳、水和热量（辐射能）。

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。

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
• 碱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
• 碳水化合物通过硫酸脱水

• 水泥和混凝土的设置
• 一些聚合反应，如环氧树脂的凝固
• 大多数金属与卤素或氧的反应
• 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）