热化学

物理化学的分科

热化学是物理化学的一个分科。研究物理和化学变化过程中热效应的规律。以热力学第一定律为基础。以在卡计中直接测量热效应为重要实验方法。热化学的数据（如燃烧热、生成热等）在热力学计算、工程设计和科学研究、安全工程等方面都具有广泛的应用。

简介

热化学（Thermochemistry）的测量曾对物理化学的发展起过重要作用。在现代，由于科学技术的进步，量热方法得到了改进，特别是热测量精度的提高，热化学在燃料、食品以及生物和药物等领域仍具重要意义。热化学的数据（如燃烧热、生成热等）在热力学计算、工程设计和科学研究等方面都具有广泛的应用。热化学，研究物理和化学过程中热效应规律的学科。是化学的一支，也是物理学中热学在化学中的应用。

定律

是自然界的一条普遍规律，它是人们在生产实践和科学实验的基础上总结出来的，它又叫做，恩格斯将它誉为19世纪自然科学中具有决定意义的三大发现之一。这个定律的主要内容是：能量有各种不同的形式，能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，而在转化和传递中，能量的数值保持不变。把热力学第一定律具体运用到化学反应上，用实验测定和计算化学反应的热量，研究这方面问题的科学称为热化学。

化学反应热效应

定义：当生成物与反应物温度相同时，化学反应过程中的吸收或放出的热量。化学反应热效应一般称为反应热。

注意必须具备以下条件才是化学反应热效应：

（a）生成物的温度和反应物的温度相同，避免将使生成物温度升高的或降低所引起的热量变化混入到反应热中。

（b）只做体积功不做其它功。

恒容反应热QV

容量恒定过程中完成的反应称恒容反应，其热效应称恒容反应热QV

QV=∆U即恒容反应过程中，体系吸收的热量全部用来改变体系的内能。

恒压反应热QP

压强恒定过程中完成的化学反应称为恒压反应，其热效应称为恒压反应热QP

定义状态函数 H=U+PV · · · · · ·焓

焓变：∆H = H2－H1

QP =∆H即在恒压反应过程中，体系吸收的热量全部用来改变体系的热焓，其成立必须具备三个条件

研究方向

热化学主要是研究化学反应中的热量转化问题的。化学反应除了以热的形式与外界环境进行能量交换外，往往还以功的形式进行交换。例如，火药爆炸产生膨胀功，化学电池在电动势作用下输送电荷而作电功等。本节提到的“在化学反应中，在物质变化的同时，还伴随有能量的变化，这种能量变化，常以热能的形式表现出来”。这里的“常以”是指除了以热的形式外，还以功的形式进行能量交换。应当指出，热化学里所讨论的化学反应，都是在一定条件下只作膨胀功，而不作非膨胀功(如电功)的反应。

同一反应，在不同条件下热量的变化不同。如果不指明反应条件而谈热量的多少，是没有意义的。同时，要想比较不同的化学反应的反应热，必须规定反应在同样的条件下进行。为此，规定在压强为101 kPa和25 ℃的条件下的反应热为标准反应热，以便于比较。按状态变化过程的不同，反应热可分为等压反应热、等容反应热；按化学变化的类别不同，反应热可分为生成热、燃烧热、中和热等等。

气相沉积

热化学气相沉积是指采用衬底表面热催化方式进行的化学气相沉积。该方法沉积温度较高，一般在800℃~1200℃左右，这样的高温使衬底的选择受到很大限制，但它是化学气相沉积的经典方法。

温度

热力学温度，又叫热力学标温，符号T，单位K（开尔文，简称开）。早在1787年法国物理学家查理（J.Charles）就发现，在压力一定时，温度每升高1℃，一定量气体的体积的增加值（膨胀率）是一个定值，体积膨胀率与温度呈线性关系。起初的得出该定值为气体在0℃时的体积的1/269，后来经许多人历经几十年的实验修正，其中特别是1802年法国人盖·吕萨克（J.L.Gay-Lussac）的工作，最后确定该值1/273.15。将上述气体体积与温度的关系用公式来表示，形式如下：

V=V0（1+t/273.16）=V0（t+273.15）/273.15

式中V是摄氏温度为t/℃时的气体体积。若定义t+273.15≡T（于是0+273.15=T0，单位：K）,上述关系就可以用形式更简单的公式来表达：V/T=V0/T0，进一步看，V1/T1=V0/T0，V2/T2=V0/T0,……，自然有V1/T1=V2/T2，即在任何温度下一定量的气体，在压力一定时，气体的体积V与用T为温标表示的温度成反比。这叫做查理-盖·吕萨克定律。事实上这种关系只适用于理想气体。为此，人们起先把T称为理想气体温度（温标），又叫绝对温度（温标）。在热力学形成后，发现该温标有更深刻的物理意义，特别是克劳修斯（Claosius）和开尔文（Kelvin）论证了绝对零度不可达到，便改称热力学温度（温标），并用Kelvin第一个字母K为其单位。物体的温度是构成物体的大量微粒运动（热运动）的激烈程度的宏观体现。例如由单原子分子构成的气体的大量分子的平均动能Ek与它的温度T的关系经统计热力学理论推导为：

E(—)k=3/2kT

其中k=1.381×10-23J/K，被称为玻尔兹曼（Boltzmann）常量，等于气体常量R与阿伏加德罗常量N0之比。

作家

瑞典化学家索雷特

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