放出热的反应，和吸走热的反应
你在日常生活里早就遇到过它，只是没给它起名。一袋暖手宝会发热；扭伤用的速冷袋会变得冰凉。两者都是化学在以热的形式放出或吸收能量，而对这份热的研究就是热化学。核心的二分很简单。放热反应向它的环境*放出*热——烧瓶和你的手都变暖。*吸热*反应则从环境*吸收*热——随着反应把能量拉进去，烧瓶和你的手都变凉。
现在把它和上一篇搭起的焓联系起来。在恒压下，一个反应的热*就是*它的焓变 ΔH，而符号讲出了全部故事。放热反应的 ΔH 为*负*：产物所含的焓比反应物少，多出来的便以热的形式溢出。吸热反应的 ΔH 为*正*：产物所含的焓更多，于是反应必须从环境吸入能量，才能爬到那个更高的水平。负号意味着热出去、环境变暖；正号意味着热进来、环境变凉。
给它标个数字：反应焓
我们要的不只是「暖」或「凉」——我们要一个数字。反应焓，记作 ΔH_rxn，是当反应按其配平方程里写明的量、在恒压下进行时，放出或吸收的热。它的单位是每摩尔反应的能量，通常是千焦每摩尔（kJ/mol）。比如，燃烧一摩尔甲烷大约放出 890 kJ，所以它的 ΔH_rxn 约为 −890 kJ/mol——负号立刻告诉你，燃烧是强烈放热的。
两条诚实的提醒，能让这个数字始终可信。第一，ΔH_rxn 系于那个*确切*的配平方程：把所有系数翻倍，ΔH 也翻倍，因为你现在反应的量是两倍。第二，它取决于所有物质的物理*状态*——生成液态水还是水蒸气，给出的值确实不同，因为把那些水变成蒸汽本身就要花能量。这就是为什么严谨的表格总会把条件和状态钉死，也是为什么我们很快会遇到标准条件，好让大家比较的是同一件事。
把东西加热要多少热？
在能测量一个反应的热之前，我们还需要一个概念：把一种物质加热究竟要多少热。一个物体的热容，是把它的温度升高一度所需的热——一座大游泳池有巨大的热容，一茶匙水则只有极小的热容。为了公平地比较材料，我们用比热：把*一克*某物质升高一度所需的热。水的比热出了名地高（约每克每度 4.18 焦耳），这正是海洋为何能调节气候，也是水为何是用来捕捉反应之热的理想液体。
这两个概念其实是同一个概念在不同尺度上的样子。热容属于一个*特定的物体*（就这座池子）；比热属于一种*材料*（水这种东西），而把比热乘以质量，就还原出那个物体的热容。把这一切串起来的实用公式是 q = m · c · ΔT——热等于质量乘比热乘温度变化。这个短短的方程，正是我们终于准备好要认识的那个实验的引擎。
量热法：让温度计变成能量计
妙就妙在这个把戏。我们无法直接测量热，但我们*能*从温度计上读出温度的变化。量热法就是把这个温度变化转换成一次热的测量。它的思路纯粹是第一定律：把反应放在一个隔热良好、装着水的容器里进行，反应放出的任何热，除了进入那些水之外无处可去。测出水升温多少，q = m · c · ΔT 就把这次升温直接换算成焦耳。反应的热被捕捉、被称量、被读出——靠的不过是一只泡沫杯、一些水和一支温度计。
- 在隔热的水中进行反应，记录反应前后水的温度，得到 ΔT。
- 用 q = m · c · ΔT 算出水吸收的热，代入水的质量和它的比热。
- 翻转符号：水得到的热等于反应失去的热，所以 q_反应 = −q_水。在恒压下这个 q_反应就是 ΔH。
- 除以所消耗反应物的摩尔数，把答案换算成每摩尔——那就是你测得的反应焓。