自发吸热反应和过程的例子
吸热过程会从周围环境吸收热量,使周围环境变冷。大多数自发进行的过程会放出热量,但下面这些过程在室温和常压下尽管吸热,仍能自发进行,因为它们大大增加了熵(混乱度)。这份清单既包括化学反应,也包括熔化、蒸发和溶解等物理过程,每一项都注明了它属于哪一类。
- 冰在室温下融化:一种物理变化,每摩尔冰吸收约6 kJ的热量。
- 水从水坑或你的皮肤上蒸发:一种吸热的物理变化,这就是出汗能让你降温的原因。
- 干冰升华:一种物理变化,固态二氧化碳吸收热量后直接变成气体。
- 硝酸铵溶于水:一种溶解过程,使水冷到足以用于速冷冰袋。
- 尿素溶于水:一种溶解过程,一些速冷冰袋用它代替硝酸铵。
- 氯化铵溶于水:一种溶解过程,使水温明显下降。
- 氯化钾溶于水:一种溶解过程,使溶液比原来的水更冷。
- 八水合氢氧化钡与氯化铵:两种固体之间的化学反应,释放氨气,温度可以降到足以使水结冰。
- 小苏打和醋:一种化学反应,释放二氧化碳气体,同时混合物略微降温。
- 小苏打和柠檬酸:一种化学反应,产生沐浴泡腾球的嘶嘶声和酸甜粉的清凉感。
为什么吸热过程也能自发进行?
一个过程能否自发进行,取决于吉布斯自由能变,ΔG = ΔH − TΔS。吸热过程的ΔH为正,这对它不利。但如果熵的增加(ΔS)足够大,TΔS项就会超过ΔH,使ΔG变为负值。这就是冰在0 °C以上会融化而在0 °C以下不会的原因,也是释放气体的反应(如小苏打与醋)能一边吸热一边进行的原因。
不能自发进行的吸热反应
许多吸热反应需要持续供给能量,一旦撤去能量就会停止,例如需要光的光合作用,以及需要强热的石灰石分解成石灰。它们没有包括在上面的清单中。