Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

Chemical energetics · ⁨อุณหพลศาสตร์เคมี (Chemical Energetics)⁩

IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩ · Topic 5 · ⁨หัวข้อ 5⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
5:51

เทอร์โมเคมี

.snap ก้านเรืองแสง แล้วมันจะสว่างขึ้น. ถือเครื่องอุ่นมือ แล้วมันจะร้อน. เปิดแพ็คเย็นทันที แล้วมันจะเย็นจัด. ในทุกกรณี ปฏิกิริยาเคมีคือ…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

5.1

Exothermic and endothermic reactions · ⁨ปฏิกิริยาคายความร้อนและปฏิกิริยาดูดความร้อน⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
1 State that an exothermic reaction transfers thermal energy to the surroundings leading to an increase in the temperature of the surroundings 4 State that the transfer of thermal energy during a reaction is called the enthalpy change, $\Delta H$, of the reaction. $\Delta H$ is negative for exothermic reactions and positive for endothermic reactions
2 State that an endothermic reaction takes in thermal energy from the surroundings leading to a decrease in the temperature of the surroundings
5 Define activation energy, $E_a$, as the minimum energy that colliding particles must have to react
3 Interpret reaction pathway diagrams showing exothermic and endothermic reactions 6 Draw and label reaction pathway diagrams for exothermic and endothermic reactions using information provided, to include: (a) reactants (b) products (c) enthalpy change of the reaction, $\Delta H$ (d) activation energy, $E_a$
7 State that bond breaking is an endothermic process and bond making is an exothermic process and explain the enthalpy change of a reaction in terms of bond breaking and bond making
8 Calculate the enthalpy change of a reaction using bond energies
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
1 ระบุว่าปฏิกิริยาคอเทอร์มิก (Exothermic reaction) ถ่ายโอนพลังงานความร้อนไปยังสิ่งแวดล้อม ส่งผลให้อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมเพิ่มขึ้น 4 ระบุว่า การถ่ายโอนพลังงานความร้อนระหว่างปฏิกิริยานั้นเรียกว่า การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี, $\Delta H$, ของปฏิกิริยา. $\Delta H$ เป็นค่าลบสำหรับปฏิกิริยาคอเทอร์มิกและเป็นค่าบวกสำหรับปฏิกิริยาเอ็นโดเทอร์มิก (Endothermic reaction)
2 ระบุว่าปฏิกิริยาดูดความร้อนจะดูดซับพลังงานความร้อนจากสิ่งแวดล้อม ทำให้เกิดอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมลดลง
5 นิยามพลังงานกระตุ้น, $E_a$, ว่าคือพลังงานขั้นต่ำที่อนุภาคที่ชนกันต้องมีเพื่อให้เกิดปฏิกิริยา
3 interpret แผนภูมิเส้นทางการเกิดปฏิกิริยาที่แสดงปฏิกิริยาคอเทอร์มิกและเอ็นโดเทอร์มิก 6 วาดและติดฉลากแผนภูมิเส้นทางการเกิดปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาคอเทอร์มิกและเอ็นโดเทอร์มิกโดยใช้ข้อมูลที่กำหนดให้ ซึ่งประกอบด้วย: (ก) สารตั้งต้น (ข) ผลิตภัณฑ์ (ค) การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยา, $\Delta H$ (ง) พลังงานกระตุ้น, $E_a$
7 ระบุว่าการทำลายพันธะเป็นกระบวนการเอ็นโดเทอร์มิกและการสร้างพันธะเป็นปฏิกิริยาคอเทอร์มิก และอธิบายการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยาในแง่ของการทำลายพันธะและการสร้างพันธะ
8 คำนวณการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยาโดยใช้พลังงานพันธะ

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English
Reaction profile: exothermic energy change

In every chemical reaction, energy is transferred. The reaction is either exothermic or endothermic, depending on which way the energy moves.

  • An exothermic reaction 放热反应 gives out thermal energy 热能 to the surroundings 环境. So the temperature of the surroundings goes up.
  • An endothermic reaction 吸热反应 takes in thermal energy from the surroundings. So the temperature of the surroundings goes down.

Examples of exothermic reactions are combustion 燃烧 (burning a fuel) and neutralisation 中和 (an acid reacting with an alkali). An example of an endothermic reaction is the thermal decomposition 分解 of a compound (breaking it down using heat).

ไทย
กราฟโปรไฟล์ปฏิกิริยา: การเปลี่ยนแปลงพลังงานแบบคายความร้อน
กองไฟกำลังเผาไม้
การเผาไหม้ไม้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ซึ่งปล่อยความร้อนออกไปยังสิ่งแวดล้อม

ในทุกปฏิกิริยาเคมีจะมีพลังงานถูกถ่ายโอน ปฏิกิริยานั้นจะเป็นแบบคายความร้อนหรือดูดความร้อน ขึ้นอยู่กับทิศทางของการเคลื่อนย้ายพลังงาน

  • ปฏิกิริยาคายความร้อน จะปล่อย พลังงานความร้อน ออกไปสู่ สิ่งแวดล้อม ดังนั้นอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมจึงจะ สูงขึ้น
  • ปฏิกิริยาดูดความร้อน จะดูดกลืนพลังงานความร้อนจากสิ่งแวดล้อม ดังนั้นอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมจึงจะ ลดลง

ตัวอย่างของปฏิกิริยาคายความร้อนได้แก่ การเผาไหม้ (การเผาเชื้อเพลิง) และ การเกิดกรด-เบส (ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส) ส่วนตัวอย่างของปฏิกิริยาดูดความร้อนคือการ สลายตัวด้วยความร้อน ของสารประกอบ (การแตกตัวโดยใช้ความร้อน)

เทอร์โมมิเตอร์สองอัน: ในปฏิกิริยาคายความร้อนค่าจะเพิ่มขึ้น ในปฏิกิริยาดูดความร้อนค่าจะลดลง
ปฏิกิริยาคายความร้อนทำให้สิ่งแวดล้อมอุ่นขึ้น; ปฏิกิริยาดูดความร้อนทำให้สิ่งแวดล้อมเย็นลง
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Exothermic & endothermic · ⁨คายความร้อน & ดูดความร้อน⁩

ΔH = products − reactants · ⁨ΔH = พลังงานของผลิตภัณฑ์ − พลังงานของสารตั้งต้น⁩

Exothermic drops to lower-energy products (releases heat); endothermic climbs to higher. · ⁨ปฏิกิริยาคายความร้อน ลดลงสู่ผลิตภัณฑ์ที่มีพลังงานต่ำกว่า (ปล่อยความร้อน); ปฏิกิริยาดูดความร้อน เพิ่มขึ้นสู่ผลิตภัณฑ์ที่มีพลังงานสูงกว่า⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
exothermic reaction/eɡzəˈðɜːmɪk rɪˈækʃn/ ปฏิกิริยาคายความร้อน
thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ 热能
surroundings/səˈraʊndɪŋz/ สิ่งแวดล้อม
endothermic reaction/ˌendəʊˈθɜːmɪk rɪˈækʃn/ ปฏิกิริยาดูดความร้อน
combustion/kəmˈbʌstʃn/ การเผาไหม้
neutralisation/ˌnjuːtrəlaɪˈzeɪʃn/ การเป็นกลาง
decomposition/ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ การสลายตัว
enthalpy change/enˈθælpi tʃeɪndʒ/ การเปลี่ยนแปลงเอนثالปี
activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ พลังงานก่อกวน (activation energy)
colliding/kəˈlaɪdɪŋ/ การชนกัน
particles/ˈpɑːtɪklz/ อนุภาค
reaction pathway diagram/rɪˈækʃn ˈpæθweɪ ˈdaɪəɡræm/ แผนภาพเส้นทางปฏิกิริยาเคมี
reactants/rɪˈæktənts/ สารตั้งต้น
products/ˈprɒdʌkts/ ผลิตภัณฑ์
bond breaking/bɒnd ˈbreɪkɪŋ/ การแตกตัวของพันธะ
bond making/bɒnd ˈmeɪkɪŋ/ การสร้างพันธะ
5.1

Enthalpy change, ΔH · ⁨การเปลี่ยนแปลงเอนثالปี, ΔH⁩

English

The amount of thermal energy transferred in a reaction is called the enthalpy change 焓变. It is written as $\Delta H$ and has these signs:

  • $\Delta H$ is negative for an exothermic reaction, because energy leaves the chemicals.
  • $\Delta H$ is positive for an endothermic reaction, because energy is taken in.
ไทย

ปริมาณพลังงานความร้อนที่ถูกถ่ายโอนในปฏิกิริยาเรียกว่า การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี เขียนแทนด้วย $\Delta H$ และมีเครื่องหมายดังนี้:

  • $\Delta H$ เป็น ลบ สำหรับปฏิกิริยาคายความร้อน เนื่องจากพลังงานออกจากสารเคมี
  • $\Delta H$ เป็น บวก สำหรับปฏิกิริยาดูดความร้อน เนื่องจากพลังงานถูกดูดเข้า
เปลวไฟบันเซนจ่ายพลังงาน: การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี ΔH คือความร้อนที่ถ่ายโอนที่ความดันคงที่
เปลวไฟบันเซนจ่ายพลังงาน: การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี ΔH คือความร้อนที่ถ่ายโอนที่ความดันคงที่
5.1

Activation energy · ⁨พลังงานก่อกวน⁩

English

Particles do not react every time they meet. The activation energy 活化能 ($E_a$) is the smallest amount of energy that colliding 碰撞 particles 粒子 must have before they can react. It is like a hill the particles must get over before the reaction can happen.

ไทย

อนุภาคไม่ได้ทำปฏิกิริยากันทุกครั้งที่ชนกัน พลังงานก่อกวน ($E_a$) คือปริมาณพลังงานขั้นต่ำที่สุดที่ อนุภาคที่ชนกัน ต้องมีก่อนจะเกิดปฏิกิริยาได้ เปรียบเสมือนภูเขาที่อนุภาคต้องปีนผ่านก่อนที่ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Activation energy · ⁨พลังงานกระตุ้น (Activation energy)⁩

Ea = the energy barrier · ⁨Ea = กำแพงพลังงาน⁩

Every reaction must climb the activation-energy barrier before products can form. · ⁨ทุกปฏิกิริยาต้องข้ามกำแพง พลังงานกัมมันต์ ก่อนที่ผลิตภัณฑ์จะเกิดขึ้น⁩

5.1

Reaction pathway diagrams · ⁨แผนภูมิเส้นทางปฏิกิริยา⁩

English

A reaction pathway diagram 反应进程图 shows how the energy changes as a reaction happens. Energy is on the vertical axis, and the progress of the reaction is on the horizontal axis.

  • The line starts at the energy level of the reactants 反应物.
  • It rises over a 'hill' — the height of this hill is the activation energy $E_a$.
  • It then falls or rises to the energy level of the products 生成物.
  • The gap between the reactant level and the product level is the enthalpy change $\Delta H$.

For an exothermic reaction, the products are lower than the reactants, so energy is given out and $\Delta H$ is negative.

For an endothermic reaction, the products are higher than the reactants, so energy is taken in and $\Delta H$ is positive.

ไทย

แผนภูมิเส้นทางปฏิกิริยา แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของพลังงานขณะเกิดปฏิกิริยา โดยพลังงานจะอยู่ในแกนตั้ง และการดำเนินไปของปฏิกิริยาจะอยู่บนแกนนอน

  • เส้นเริ่มต้นที่ระดับพลังงานของ สารตั้งต้น
  • เส้นจะพุ่งขึ้นเหนือ 'ภูเขา' — ความสูงของภูเขานี้คือพลังงานก่อกวน $E_a$
  • จากนั้นเส้นจะลดลงหรือเพิ่มขึ้นไปที่ระดับพลังงานของ ผลิตภัณฑ์
  • ระยะห่างระหว่างระดับของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์คือ การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี $\Delta H$

สำหรับ ปฏิกิริยาคายความร้อน ผลิตภัณฑ์จะอยู่ ต่ำกว่า สารตั้งต้น จึงมีการปล่อยพลังงานออกมา และ $\Delta H$ จะมีค่าเป็นลบ

สำหรับ ปฏิกิริยาดูดความร้อน ผลิตภัณฑ์จะอยู่ สูงกว่า สารตั้งต้น จึงมีการดูดพลังงานเข้ามา และ $\Delta H$ จะมีค่าเป็นบวก

แผนภูมิเส้นทางปฏิกิริยาสองแบบ: แบบคายความร้อนที่มีผลิตภัณฑ์อยู่ใต้สารตั้งต้น และแบบดูดความร้อนที่มีผลิตภัณฑ์อยู่เหนือสารตั้งต้น
ปฏิกิริยาคายความร้อนจบลงที่จุดต่ำกว่าจุดเริ่มต้น ($\Delta H<0$); ปฏิกิริยาดูดความร้อนจบลงที่จุดสูงกว่า ($\Delta H>0$)
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Reaction pathway diagrams · ⁨แผนภาพเส้นทางปฏิกิริยา⁩

Drag ΔH and the activation energy. Exothermic releases energy; endothermic takes it in; the hump is the energy barrier. · ⁨ลาก ΔH และพลังงานกระตุ้น คายความร้อน ปล่อยพลังงาน; ดูดความร้อน ดูดซับพลังงาน; ปุ่มยอดคือกำแพงพลังงาน⁩

5.1

Bonds and energy · ⁨พันธเคมีและพลังงาน⁩

English

A reaction involves breaking the bonds in the reactants and making new bonds in the products.

  • Bond breaking 断键 takes in energy, so it is an endothermic step.
  • Bond making 成键 gives out energy, so it is an exothermic step.

The bond energy 键能 is the energy needed to break one mole of a particular bond. You can use bond energies to find the enthalpy change:

$$\Delta H = (\text{energy to break all bonds}) - (\text{energy released making all bonds})$$

If more energy is given out making bonds than is taken in breaking bonds, the reaction is exothermic ($\Delta H$ negative). If less energy is given out, it is endothermic ($\Delta H$ positive).

Worked example

For the reaction $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$, use these bond energies (in kJ/mol): H–H $= 436$, Cl–Cl $= 242$, H–Cl $= 431$.

Bonds broken: one H–H and one Cl–Cl $= 436 + 242 = 678$.

Bonds made: two H–Cl $= 2 \times 431 = 862$.

$$\Delta H = 678 - 862 = -184 \text{ kJ/mol}$$

The answer is negative, so this reaction is exothermic.

ไทย
เตาเผาบันเซนที่มีเปลวสีฟ้า
การแตกและการสร้างพันธเคมีเป็นการถ่ายโอนพลังงาน —在这里เปลวไฟเป็นแหล่งจ่ายพลังงาน

ปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการแตกพันธเคมีในสารตั้งต้นและการสร้างพันธเคมีใหม่ในผลิตภัณฑ์

  • การแตกพันธเคมี ต้องดูดกลืนพลังงาน จึงเป็นขั้นตอนแบบดูดความร้อน
  • การสร้างพันธเคมี จะปล่อยพลังงานออกมา จึงเป็นขั้นตอนแบบคายความร้อน

พลังงานพันธเคมี คือพลังงานที่ใช้ในการแตกพันธเคมีจำนวน 1 โมล สามารถใช้พลังงานพันธเคมีเพื่อหาการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีได้:

$$\Delta H = (\text{energy to break all bonds}) - (\text{energy released making all bonds})$$

หากมีพลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากการสร้างพันธเคมียิ่งมากเมื่อเทียบกับการดูดกลืนพลังงานจากการแตกพันธเคมี ปฏิกิริยานั้นจะเป็นแบบคายความร้อน ($\Delta H$ เป็นลบ) หากปล่อยออกมาน้อยกว่า จะเป็นแบบดูดความร้อน ($\Delta H$ เป็นบวก)

ตัวอย่างวิธีทำ

สำหรับปฏิกิริยา $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$ ให้ใช้ค่าพลังงานพันธเหล่านี้ (หน่วย kJ/mol): H–H $= 436$, Cl–Cl $= 242$, H–Cl $= 431$

พันธที่แตก: H–H หนึ่งตัว และ Cl–Cl หนึ่งตัว $= 436 + 242 = 678$

พันธที่สร้าง: H–Cl สองตัว $= 2 \times 431 = 862$

$$\Delta H = 678 - 862 = -184 \text{ kJ/mol}$$

คำตอบเป็นลบ ดังนั้นปฏิกิริยานี้จึงเป็นแบบคายความร้อน

แผนภูมิระดับพลังงานสำหรับไฮโดรเจนบวกคลอรีนเกิดเป็นไฮโดรเจนคลอไรด์: พุ่งขึ้นเพื่อแตกพันธ แล้วตกลงมาอย่างหนักเพื่อสร้างพันธ จบลงต่ำกว่าจุดเริ่มต้น
การแตกพันธต้องดูดพลังงานเข้า ($+678$); การสร้างพันธปล่อยออกมากกว่า ($-862$); ดังนั้น $\Delta H = -184$ kJ/mol
Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
bond energy/bɒnd ˈenədʒi/ พลังงานพันธะ
5.1

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

English
  • Exothermic gives out heat, so the surroundings warm up and $\Delta H$ is negative; endothermic takes in heat, so the surroundings cool and $\Delta H$ is positive.
  • Bond breaking takes energy in (endothermic); bond making gives energy out (exothermic). Use $\Delta H = (\text{energy to break bonds}) - (\text{energy released making bonds})$.
  • If more energy is released making bonds than is used breaking them, the reaction is exothermic. Always check the sign of your final answer.
  • On a reaction pathway diagram, an exothermic reaction ends lower than it starts; an endothermic one ends higher. The height of the hill is the activation energy.
ไทย
  • ปฏิกิริยาคายความร้อน ปล่อยความร้อน ทำให้สิ่งแวดล้อมอุ่นขึ้น และ $\Delta H$ มีค่าเป็น ลบ; ปฏิกิริยาดูดความร้อน ดูดความร้อน ทำให้สิ่งแวดล้อมเย็นลง และ $\Delta H$ มีค่าเป็น บวก
  • การแตกพันธ ดูดพลังงานเข้า (ดูดความร้อน); การสร้างพันธ ปล่อยพลังงานออก (คายความร้อน) ใช้ $\Delta H = (\text{energy to break bonds}) - (\text{energy released making bonds})$
  • หากมีพลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากการสร้างพันธมากกว่าที่ใช้ในการแตกพันธ ปฏิกิริยานั้นจะเป็นแบบคายความร้อน ตรวจสอบเครื่องหมายของคำตอบสุดท้ายเสมอ
  • ใน แผนภูมิเส้นทางปฏิกิริยา ปฏิกิริยาคายความร้อนจะจบลง ต่ำกว่า จุดเริ่มต้น ส่วนปฏิกิริยาดูดความร้อนจะจบลง สูงกว่า ความสูงของภูเขาคือ พลังงานก่อกวน

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP