Экзотермическая реакция — это химическая или ядерная реакция, которая сопровождается выделением энергии в окружающую среду. В подавляющем большинстве случаев эта энергия выделяется в виде теплоты, реже — в виде света или звука. Суть процесса С точки зрения термодинамики, в ходе такой реакции внутренняя энергия продуктов меньше, чем внутренняя энергия исходных реагентов. Избыток энергии высвобождается, так как на образование новых химических связей тратится меньше энергии, чем высвобождается при разрыве старых. Основные характеристики:
- Изменение энтальпии ( ): В экзотермических процессах значение всегда отрицательно ( ), поскольку система теряет энергию. Температурный эффект: В закрытой системе температура среды повышается.
Примеры экзотермических реакций
- Горение: Самый известный пример. Окисление топлива (дерева, газа, угля) кислородом с выделением большого количества тепла и света.
(где — выделяющаяся теплота) Нейтрализация: Реакция между кислотой и щелочью (например, смешивание соляной кислоты и гидроксида натрия). Окисление: Медленное окисление железа (образование ржавчины) также выделяет тепло, хотя это происходит очень медленно. Ядерный синтез и деление: Процессы в недрах звезд или в ядерных реакторах, сопровождающиеся колоссальным выбросом энергии.
Разница с эндотермическими реакциями Для наглядности основные отличия приведены в таблице:
| Характеристика | Экзотермическая реакция | Эндотермическая реакция |
|---|---|---|
| Поток энергии | Выделяется вовне | Поглощается извне |
| Изменение энтальпии | (минус) | (плюс) |
| Ощущение | Нагрев сосуда/среды | Охлаждение сосуда/среды |
| Пример | Горение свечи | Фотосинтез, таяние льда |
Практическое значение Экзотермические реакции лежат в основе всей современной энергетики (сжигание ископаемого топлива), работы двигателей внутреннего сгорания, а также биологических процессов, таких как клеточное дыхание, которое поддерживает температуру тела живых организмов. Я могу составить для вас подборку расчетных задач на определение теплового эффекта реакции или подробно разобрать закон Гесса.