在高一的課程中 同學已經認識了反應熱 在物質發生化學反應時 往往伴隨著能量變化 例如燃燒反應 可以看到光、感受到熱 有一些反應不一定會看到光 但是有溫度的變化 例如冬天會用的暖暖包、感冒發燒時用的退熱貼 這些反應有一部分是發生化學反應 將化學能變成光能和熱能等 另一部分反應則是吸收了外界的能量 而發生化學反應 自然界中還有許多其他形式的能量轉換 例如：太陽能可以經由光合作用轉換為植物體中的葡萄糖 進而被動物食用消化後形成蛋白質等 以化學能形式儲藏 這些化學能再經長時間的變化成為石化燃料 用於汽車上就可以變成動能 這些不同形式能量互換的例子多得不可勝數 在繼續說明化學能和其他能量的轉換之前 我們來瞭解並複習一下物質的熱含量是什麼？ 能量本身看不見 只能用能量在物質上面展現的特徵來發現 例如 兩杯等量的水看不出來哪一杯熱能比較高 可以用手摸來感受 水的溫度比較高 熱能會比較大 另外 當物質的速率提高時 我們也可以知道物質的動能變大了 還有 當我們將物質拿到離地球表面比較遠的地方時 會發現物質的重力位能也變大了 所以經由測量溫度、速率和高度 就可以比較出熱能、動能和重力位能的大小 但要如何知道物質的熱含量大小呢？ 在高一化學在反應熱的單元中 已經知道儲存於物質本身的能量稱為熱含量 以H表示 由於熱含量並無法直接測量或觀察 但是藉由化學反應的能量轉換 即可比較反應物和生成物兩者的熱含量 當反應物的熱含量較生成物低 化學反應進行時 會需要由外界環境提供能量 為吸熱反應 熱含量差大於零 當反應物的熱含量較生成物高時 反應發生時會放出熱量至環境中 為放熱反應 熱含量差小於零 利用熱含量差 即可比較出反應物和生成物的相對熱含量 而根據高一的課程內容 知道熱含量會受溫度和壓力、物質狀態所影響 為什麼會有這些影響因素呢？ 首先是物質的溫度 例如25℃的水可以來洗手 但我們不會用高溫的水來洗手 因為溫度提高後 水的熱能增加 熱含量因而提高 所以溫度會影響物質的熱含量 另外 物質的壓力也會影響熱含量 例如：等量的氣體受到壓力影響被壓縮 相當於外界施力對氣體作功 而使氣體的能量變大 氣體物質的熱含量就增加了 但如果是固體或是液體 則壓力對熱含量的影響不大 最後 物質的狀態也會影響熱含量 例如冰塊吸收了熔化熱後會變成水 而水再吸收了汽化熱後會變成水蒸氣 所以熱含量的大小是水蒸氣大於水大於冰 在1982年 國際純化學暨應用化學聯合會（IUPAC） 為了避免不同條件下 反應熱難以比較的問題 定義壓力1bar、溫度298.15K 為熱化學的標準狀態 在此標準狀態下測得的反應熱就稱為「標準反應熱」 那我們該如何在化學反應式中表達出反應熱的變化呢？ 放熱反應指的是反應過程中釋放出能量 因此可以將測得的能量和生成物一起寫在方程式中箭號的右邊 或是將這個反應物與生成物的熱含量差 書寫於反應方程式之後 用ΔH的方式表達出來 例如生石灰溶於水會放出熱量 可以有下列兩種表達方式 另外 小蘇打粉遇熱釋放出二氧化碳 則是吸熱反應 可以用下列兩種表達方式 因為前面我們提到反應熱和物質的狀態有關 所以在書寫方程式時 需要寫出物質的狀態 氣體用的是小寫的g 代表的是Gas的G 液體用l表示 代表的是Liquid的字首 固體則是用s 代表的是Solid的字首 再以氫氣和氧氣生成水為例 生成物如果是液態水或是氣態的水蒸氣 熱含量就有所不同 相差的44kJ能量 就是水的汽化熱 另外 反應熱也具有下列幾項性質： 1. 反應熱和反應物的量有關 例如一等份的物質具有一等份的能量 三等份的物質就具有三等份的能量 所以當反應物的量增加為N倍時 反應熱也會變為原來的N倍 以前面氫氣燃燒為例 反應式如畫面所示 如果覺得反應式中的係數 二分之一 不恰當 可以將反應式乘上兩倍 讓係數變為整數 這時反應熱就會變成原來的2倍 2.若反應式逆寫時 也就是反應物變成生成物 生成物變成反應物 兩者的反應熱差則會是同值異號 例如：電解一莫耳的水 需要285.8千焦耳的能量 而一莫耳氫氣燃燒 則會釋放出285.8千焦的能量 關於熱化學反應式的書寫 以及反應熱的性質 你都學會了嗎？ 就讓我們來練習一下吧！ 天然氣俗稱天然瓦斯 是一般住宅中的熱源 主要是因為它較其它有機化合物的燃燒更完全 查表知道1莫耳的甲烷完全燃燒可生成891千焦的熱量 請寫出甲烷燃燒的熱化學反應式 讓我們來總結一下這支影片的學習內容 化學能與其他形式能量是可以互相轉換的 有「吸熱反應」與「放熱反應」兩類 熱化學反應式有兩種不同的表達方式 一是將反應熱寫到反應式中 另一種是用ΔH（反應熱的差）表達 同時須標示物質的狀態 熱化學反應式須標示狀態： 固態、液態 、氣態 IUPAC定義壓力1bar、溫度298.15K時的反應熱 稱為「標準反應熱」 反應物數量為原來的N倍時 反應所釋放或吸收的熱量為原來的N倍 反應方程式逆寫時 反應熱的差ΔH數值會同值異號 最後讓我們想一想 自然界或你的生活當中有沒有上面提到的反應熱性質的例子呢？ 歡迎在影片下方留言區告訴我們你的答案 我們下次見 歡迎在影片下方留言區告訴我們你的答案 我們下次見