Поскольку тепло является формой энергии, оно играет важную роль в химических реакциях. В некоторых случаях для начала реакции требуется тепло; Например, для разжигания костра нужна спичка и растопка. Реакции потребляют тепло или производят его в зависимости от задействованных химикатов. Тепло также определяет скорость, с которой происходят реакции, и идут ли они в прямом или обратном направлении.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Вообще говоря, тепло помогает ускорить химическую реакцию или вызвать химическую реакцию, которая иначе не могла бы произойти.
Эндотермические и экзотермические реакции
Многие известные химические реакции, такие как горение угля, ржавчина и взрыв пороха, выделяют тепло; химики называют эти реакции экзотермическими. Поскольку реакции выделяют тепло, они повышают температуру окружающей среды. Другие реакции, такие как объединение азота и кислорода с образованием оксида азота, включают тепло, снижая температуру окружающей среды. Поскольку они отводят тепло из окружающей среды, эти реакции носят эндотермический характер. Многие реакции и потребляют, и выделяют тепло, но если в конечном итоге выделяется тепло, реакция экзотермична; в противном случае это эндотермический эффект.
Тепловая и молекулярная кинетическая энергия
Тепловая энергия проявляется в виде беспорядочных толкающих движений молекул в веществе; по мере увеличения температуры вещества его молекулы вибрируют и отскакивают с большей энергией и с большей скоростью. При определенных температурах вибрации преодолевают силы, заставляющие молекулы прилипать друг к другу, заставляя твердые тела плавиться в жидкости, а жидкости - в газы. Газы реагируют на тепло повышением давления, поскольку молекулы сталкиваются с их контейнером с большей силой.
Уравнение Аррениуса
Математическая формула, называемая уравнением Аррениуса, связывает скорость химической реакции с ее температурой. При абсолютном нуле, теоретической температуре, которая не может быть достигнута в реальных условиях лаборатории, тепло полностью отсутствует и химические реакции отсутствуют. При повышении температуры происходят реакции. Обычно более высокие температуры означают более высокие скорости реакции; поскольку молекулы перемещаются быстрее, молекулы реагентов с большей вероятностью будут взаимодействовать, образуя продукты.
Принцип и тепло Ле Шателье
Некоторые химические реакции обратимы: реагенты объединяются с образованием продуктов, а продукты перестраиваются в реагенты. Одно направление выделяет тепло, а другое потребляет его. Химики говорят, что когда реакция может произойти в любом случае с равной вероятностью, она находится в равновесии. Принцип Ле Шателье гласит, что для реакций в равновесии добавление большего количества реагентов к смеси делает прямую реакцию более вероятной, а обратную - менее вероятной. И наоборот, добавление большего количества продуктов делает обратную реакцию более вероятной. Для экзотермической реакции тепло является продуктом; если вы добавите тепло к экзотермической реакции в равновесии, вы сделаете обратную реакцию более вероятной.