势能(potential energy)是物体内储存的能量,可以释放或转化为其他形式的能量,也被看作物体做功或放热的本领、势头,是“潜在的”。同时,势能不属于单一物体,是由物体间的相互作用呈现的。比如重力势能,E=mgh,m是本物体的质量,g是重力加速度,h是物体的高度,没有地球引力和高度,单一物体的势能无从谈起。
水往低处流,水在高处的势能转化为动能,在水电站继续转化为电能。
静电势能由带电物体间静电作用储存,如点电荷的静电势能E=kqQ/r,q和Q分别为两个静电粒子所带的电荷,电荷越高,距离越短,静电势能越高。显然该静电势能是可以转化为动能或热能的,表现为静电间的排斥或吸引。
“潜在”是势能的一大特征,所以化学能也是一类势能,储存于物体内部,主要形式是化学键及分子或原子间的各种动能。单一物体的化学能和內能、焓一样不可能有个绝对值,或者说单一物体的化学能高低没有实用意义,而在化学反应过程中,产物与反应物间的化学能差值就体现为热能或光能等。根据化学键能和晶格能等,化学能的转换数值可以被计算。
比如碳燃烧放热,就是1mol CO2的化学能低于1mol C和1mol O2的化学能。碳没燃烧前,能量潜伏在内部,以C-C键和C=C键等形式储存,具备供热的“势”。燃烧后旧键换新键,热能随之释放。
当然也有反应物化学势不如产物,反应过程中失势从而吸热的,比如C和CO2生成CO的反应。