普通化学/热力学/绪论

热力学是研究反应中能量变化的学科。

系统

系统是指正在研究的物质和能量的集合。例如，如果反应发生在罐子里，那么罐子里的一切都是系统，罐子外面的一切都是环境。环境是指系统以外的一切，也就是宇宙的其余部分。系统和环境一起被称为“宇宙”。

一个重要的问题是系统与其环境之间存在着什么样的相互作用。有些系统可能与环境交换物质和热量（例如，沸腾的液体系统会随着蒸汽损失物质和热量）。这被称为开放系统。如果系统与其环境之间只发生热量交换，则称为封闭系统。物质不能进入或离开封闭系统。最后，如果既没有热量交换也没有物质交换，则该系统是完全隔离的。

温度与热量

如果你把一个热铁锅放在冷水下面，它会很快冷却下来。这是因为铁的比热很低，比热是指使一克物质温度升高一度摄氏度（或开尔文）所需的能量。固体铁只需要 0.45 J/(g*K)，而液态水每度（温度）所含的能量（热量）大约是铁的九倍。因此，当水从锅中吸收能量时，它只升温几度，而锅则会大幅降温。

热化学方程式

方程式不仅显示化学物质，还显示了所需的或释放的能量。这种能量被称为焓。有两种方法可以写热化学反应，例如

• $2{\hbox{H}}_{2}+{\hbox{O}}_{2}\to 2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}+571.6\ kJ$
• $2{\hbox{H}}_{2}+{\hbox{O}}_{2}\to 2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}\quad (\Delta H=-285.8~kJ)$

请注意，第二个格式中的数字为负数。此外，请注意第一个方程式的能量是第二方程式的两倍，因为有 2 摩尔的 水。第二个方程式显示了每摩尔的热量，因此摩尔数不会影响它。

从热化学反应中，可以得知化合物的摩尔生成热。通常，这是在 25°C 下测量的，并写成 ΔH_f°。它是生成一摩尔物质所需的热量。小符号 ° 表示“标准”，如标准温度和压力。

摩尔燃烧热与摩尔生成热相反。它衡量的是一摩尔化合物燃烧时释放的能量。它写成 ΔH_c°。