能量與熱力學第一定律

量熱法

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量熱法,是通過觀察溫度的變化來測量熱的一門手藝。熱沒法直接看見,於是竅門是:讓熱流進一份已知數量的水(或別的材料),再讀出它的溫度升高了多少。由這個溫升,加上水已知的熱容,你就能反推出究竟放出或吸收了多少熱。這是一種靠仔細「竊聽」溫度計來測量能量的方法。

做這件事的儀器叫量熱計——最簡單的,是一隻帶溫度計、外面包了保溫層的水杯;最精密的,則是浸在攪動水浴中的密封鋼製「彈」。反應或燃燒的樣品在裡面進行,周圍的水會忠實地把熱吸收下來。因為容器是隔熱的,幾乎沒有熱逃得出去,所以這點溫度變化誠實地報出了能量。

印在各種表格裡的焓值和能量值,正是靠量熱法一一釘下來的——某種燃料能量含量背後的「千焦每莫耳」,或者一份食物的卡路里,每一個都是這樣量出來的。它把看不見的熱流,變成了一個你可以信賴、可以反覆取用的數字。

要測一顆花生的能量,就在一小罐水下面把它燒掉,再量出水升溫了多少。營養標籤上的食物卡路里,正是來自這種彈式量熱法的測量。

把樣品燒掉,量出水的溫升,放出的熱量就算出來了。

恆容的「彈式」量熱計測的是內能變化 ΔU,因為密封剛性的容器不做膨脹功。恆壓的(咖啡杯式)量熱計測的則是焓變 ΔH。兩者相差的,正是那一小份體積功;當反應有氣體生成或消耗時,這點差別最為要緊。

又稱
calorimeter量热法量熱法熱量測定