什么是放热反应？

Harvey Mudd学院化学教授Gerald R. Van Hecke提供了以下答案

我们都明白水在室温下不会自发沸腾； 相反，我们必须加热它。 因为我们必须加热，所以沸水是化学家称之为吸热的过程。 显然，如果某些过程需要热量，那么其他过程在发生时必须释放热量。 这些被称为放热反应。 为了本次讨论的目的，需要或释放热量的过程将仅限于状态变化（称为相变）以及化学组成变化或化学反应。

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状态变化包括固体熔化、液体凝固、液体沸腾或气体凝结。 当蒸汽（即气态水）凝结时，会释放热量。 同样，当液态水凝固时，也会释放热量。 事实上，必须不断地从凝固的水中移除热量，否则凝固过程将停止。 我们的经验使我们很容易意识到，要煮沸水或任何液体并将其转化为气体，都需要热量，并且该过程是吸热的。 气体凝结成液体时会释放热量，并且该过程是放热的，这一点不太容易理解。

也许使用以下论点更容易解释放热相变。 液态水必须被注入能量才能变成蒸汽，而能量并没有丢失。 相反，它被气态水分子保留。 当这些分子凝结再次形成液态水时，注入系统的能量必须释放出来。 并且这种储存的能量以放热的形式释放出来。 同样的论点也适用于凝固过程：能量在熔化过程中被注入液体，因此将液体凝固成固体又会将能量返回到周围环境。

与相变类似，化学反应可能在施加热量或释放热量的情况下发生。 那些需要热量才能发生的反应被描述为吸热反应，而那些释放热量的反应被描述为放热反应。 尽管我们通常非常熟悉吸热相变，但我们可能更熟悉放热化学反应：几乎每个人都体验过壁炉或篝火的温暖。 木材燃烧通过氧气 (O) 与纤维素 (C₆H₁₀O₅)（木材的主要化学成分）的放热化学反应提供热量，产生二氧化碳 (CO₂)、水蒸气 (H₂O) 和热量。 描述该过程的化学反应为 C₆H₁₀O₅ + 6O₂ = 6CO₂ + 5H₂O + 热量。

在今天的太空时代，可能每个人都在电视上或幸运的话亲眼目睹过火箭发射。 驱动这些火箭的是高度放热的化学反应。 一种火箭燃料使用固体高氯酸铵 (NH₄ClO₄) 和铝金属 (Al) 的混合物，以产生固体氧化铝、氯化氢气体、氮气、水蒸气和热量：化学反应可以描述为 6NH₄ClO₄ + 10Al = 5Al₂O₃ + 6HCl + 3N₂ + 9H₂O + 热量。

在发射的火箭后面看到的巨大白色云团实际上是分散白色氧化铝粉末的产物气体。 放热能量来自哪里？ 热量来自反应物分子化学键中储存的能量——这比产物分子化学键中储存的能量更大。 在吸热化学反应中，情况恰恰相反：产物分子的键中储存的化学能比反应物分子的键中储存的化学能更多。