放出熱的反應，和吸走熱的反應
你在日常生活裡早就遇到過它，只是沒給它起名。一袋暖手寶會發熱；扭傷用的速冷袋會變得冰涼。兩者都是化學在以熱的形式放出或吸收能量，而對這份熱的研究就是熱化學。核心的二分很簡單。放熱反應向它的環境*放出*熱——燒瓶和你的手都變暖。*吸熱*反應則從環境*吸收*熱——隨著反應把能量拉進去，燒瓶和你的手都變涼。
現在把它和上一篇搭起的焓聯繫起來。在恆壓下，一個反應的熱*就是*它的焓變 ΔH，而符號講出了全部故事。放熱反應的 ΔH 為*負*：產物所含的焓比反應物少，多出來的便以熱的形式溢出。吸熱反應的 ΔH 為*正*：產物所含的焓更多，於是反應必須從環境吸入能量，才能爬到那個更高的水平。負號意味著熱出去、環境變暖；正號意味著熱進來、環境變涼。
給它標個數字：反應焓
我們要的不只是「暖」或「涼」——我們要一個數字。反應焓，記作 ΔH_rxn，是當反應按其配平方程裡寫明的量、在恆壓下進行時，放出或吸收的熱。它的單位是每莫耳反應的能量，通常是千焦每莫耳（kJ/mol）。比如，燃燒一莫耳甲烷大約放出 890 kJ，所以它的 ΔH_rxn 約為 −890 kJ/mol——負號立刻告訴你，燃燒是強烈放熱的。
兩條誠實的提醒，能讓這個數字始終可信。第一，ΔH_rxn 繫於那個*確切*的配平方程：把所有係數翻倍，ΔH 也翻倍，因為你現在反應的量是兩倍。第二，它取決於所有物質的物理*狀態*——生成液態水還是水蒸氣，給出的值確實不同，因為把那些水變成蒸汽本身就要花能量。這就是為什麼嚴謹的表格總會把條件和狀態釘死，也是為什麼我們很快會遇到標準條件，好讓大家比較的是同一件事。
把東西加熱要多少熱？
在能測量一個反應的熱之前，我們還需要一個概念：把一種物質加熱究竟要多少熱。一個物體的熱容，是把它的溫度升高一度所需的熱——一座大游泳池有巨大的熱容，一茶匙水則只有極小的熱容。為了公平地比較材料，我們用比熱：把*一克*某物質升高一度所需的熱。水的比熱出了名地高（約每克每度 4.18 焦耳），這正是海洋為何能調節氣候，也是水為何是用來捕捉反應之熱的理想液體。
這兩個概念其實是同一個概念在不同尺度上的樣子。熱容屬於一個*特定的物體*（就這座池子）；比熱屬於一種*材料*（水這種東西），而把比熱乘以質量，就還原出那個物體的熱容。把這一切串起來的實用公式是 q = m · c · ΔT——熱等於質量乘比熱乘溫度變化。這個短短的方程，正是我們終於準備好要認識的那個實驗的引擎。
量熱法：讓溫度計變成能量計
妙就妙在這個把戲。我們無法直接測量熱，但我們*能*從溫度計上讀出溫度的變化。量熱法就是把這個溫度變化轉換成一次熱的測量。它的思路純粹是第一定律：把反應放在一個隔熱良好、裝著水的容器裡進行，反應放出的任何熱，除了進入那些水之外無處可去。測出水升溫多少，q = m · c · ΔT 就把這次升溫直接換算成焦耳。反應的熱被捕捉、被稱量、被讀出——靠的不過是一隻泡沫杯、一些水和一支溫度計。
- 在隔熱的水中進行反應，記錄反應前後水的溫度，得到 ΔT。
- 用 q = m · c · ΔT 算出水吸收的熱，代入水的質量和它的比熱。
- 翻轉符號：水得到的熱等於反應失去的熱，所以 q_反應 = −q_水。在恆壓下這個 q_反應就是 ΔH。
- 除以所消耗反應物的莫耳數，把答案換算成每莫耳——那就是你測得的反應焓。