吸熱過程

吸熱反応は、周囲から熱を吸収する化学的または物理的反応である。^[1]熱力学および熱化学の観点からは、システムのエンタルピーH（または内部エネルギーU ）が増加する熱力学的反応である。 ^[2]吸熱反応では、システムが吸収する熱はシステムへの熱エネルギー伝達である。したがって、吸熱反応は一般にシステムの温度上昇と周囲の温度低下をもたらす。^[1]

この用語は19世紀フランスの化学者マルセラン・ベルトロによって造られました。^[3]吸熱という用語は、ギリシャ語のἔνδον ( endon )（「内部」）とθερμ- ( therm )（「熱い」または「暖かい」）に由来しています。 ^[4]

吸熱過程は、硝酸アンモニウム（NH ₄ NO ₃）を水（H ₂ O ）に溶解するなどの化学過程、または氷が溶けるなどの物理過程である可能性がある。^[5]

吸熱過程の反対は発熱過程であり、これはエネルギーを放出または「放出」するもので、通常は熱の形で、時には電気エネルギーとして放出されます。^[1]したがって、吸熱のendoはエネルギーまたは熱が入ってくることを意味し、発熱のexoはエネルギーまたは熱が出ていくことを意味します。各用語（吸熱と発熱）の接頭辞は、プロセスが発生したときに熱（または電気エネルギー）がどこに行くかを意味します。^[6]

さまざまなプロセス（状態変化、化学反応）中に結合が切断および形成されるため、通常はエネルギーの変化が発生します。形成する結合のエネルギーが切断する結合のエネルギーよりも大きい場合、エネルギーが放出されます。これは発熱反応として知られています。ただし、放出されるエネルギーよりも結合を切断するために必要なエネルギーが多い場合は、エネルギーが消費されます。したがって、これは吸熱反応です。^[7]

プロセスが自発的に発生するかどうかは、エンタルピー変化だけでなく、エントロピー変化 ( ∆ S ) と絶対温度 Tにも依存します。プロセスが特定の温度で自発的プロセスである場合、生成物のギブズ自由エネルギー G = H – TSは反応物よりも低くなります (発熱プロセス) ^[2]。したがって、吸熱プロセスでは通常、システム内でエンタルピーの不利な増加を克服する好ましいエントロピー増加( ∆ S > 0 ) が必要であり、その結果∆ G < 0が維持されます。融解や蒸発など、エントロピーがより高くなるより無秩序な状態への吸熱相転移は一般的ですが、中程度の温度での自発的な化学プロセスが吸熱的になることはほとんどありません。^[8]仮想的な強い吸熱過程におけるエンタルピー増加∆ H ≫ 0は通常∆ G = ∆ H – T ∆ S > 0となり、これは（電気または光子エネルギーによって駆動されない限り）過程が発生しないことを意味する。吸熱および発熱過程の例は以下の通りである。

${\displaystyle {\ce {C6H12O6 + 6 H2O -> 12 H2 + 6 CO2}}}$

${\displaystyle \Delta _{r}H^{\circ }=+627\ {\text{kJ/mol}},\quad \Delta _{r}G^{\circ }=-31\ {\text{kJ/mol}}}$。

• 蒸発
• 昇華
• アルカンの分解
• 熱分解
• 加水分解
• 恒星核におけるニッケルより重い元素の核合成^[9]
• 高エネルギー中性子は、2.466 MeVを消費して、吸熱反応でリチウム7からトリチウムを生成することができます。これは、1954年のキャッスル・ブラボー核実験で予想外に高い出力が得られたことから発見されました。^[10]
• 超新星における鉄より重い元素の核融合^[11]
• 水酸化バリウムと塩化アンモニウムを一緒に溶かす

「吸熱」と「吸熱量」という用語は、どちらもギリシャ語の ἔνδον endon (内部) とθέρμη thermē (熱) に由来していますが、文脈によって意味が大きく異なる場合があります。

物理学では、熱力学はシステムとその周囲に関係するプロセスに適用され、「吸熱」という用語は、エネルギーがシステムによって「（内部で）取り込まれる」反応を説明するために使用されます（エネルギーを「外部に」放出する「発熱」反応に対して）。^{[12] [13]}

生物学では、体温調節とは生物が体温を維持する能力のことで、「内温動物」という用語は、体内の機能によって放出される熱を利用して「内部」から体温を維持できる生物を指します（外部の環境熱源に依存する「外温動物」とは対照的です）。 ^[14]

• 発熱と吸熱 – Interactive Learning Paradigms, Incorporated の MSDS ハイパー用語集