在熱力學中，放熱過程是一種熱力學過程或反應，它從系統向周圍環境釋放能量，通常形式為 熱，但也以光（例如火花、火焰或閃光）、電（例如電池）或聲音（例如燃燒氫氣時聽到的爆炸聲）的形式。 放熱一詞最早是由 19 世紀的法國化學家 Marcellin Berthelot 創造的。

與放熱過程相反的是吸熱過程，吸熱過程通常以熱量的形式吸收能量。 這個概念在物理科學中經常應用于化學反應，在化學反應中，化學鍵能轉化為熱能（熱）。

放熱和吸熱描述了自然界中發現的兩種類型的化學反應或系統，如下所示：

放熱反應后，釋放到周圍環境的能量多于為啟動和維持反應而吸收的能量。 一個例子是蠟燭的燃燒，其中燃燒產生的卡路里總和（通過觀察周圍環境的輻射加熱和產生的可見光發現，包括燃料（蠟）本身的溫度升高，轉化為 熱的 CO2 和水蒸氣）超過了最初在點燃火焰和火焰自身維持過程中吸收的卡路里數量（一些能量被重新吸收并用于熔化，然后汽化蠟等，但遠遠超過在燃燒時釋放的能量 產生 CO2 和 H2O）。

在吸熱反應或系統中，能量是在反應過程中從周圍環境中獲取的，通常是由系統中有利的熵增加驅動的。 吸熱反應的一個例子是急救冷敷袋，其中兩種化學物質的反應，或一種化學物質溶解在另一種化學物質中，需要來自周圍環境的熱量，并且該反應通過吸收它們的熱量來冷卻小袋和周圍環境。

光合作用是植物將二氧化碳和水轉化為糖和氧氣的過程，是一個吸熱過程：植物從太陽吸收輻射能并將其用于吸熱過程，否則是非自發過程。 儲存的化學能可以通過逆（自發）過程釋放：糖的燃燒，產生二氧化碳、水和熱量（輻射能）。

放熱是指封閉系統向周圍環境釋放能量（熱量）的轉變，表示為

Q< 0. {\displaystyle Q<0.}

當在恒定壓力下發生轉變且沒有電能交換時，熱量 Q 等于焓變，即

ΔH＜ 0 , {\displaystyle \Delta H<0,}

而在恒定體積下，根據熱力學xxx定律，它等于內能 (U) 的變化，即

ΔU = Q + 0 < 0. {\displaystyle \Delta U=Q+0<0.}

在絕熱系統（即不與周圍環境進行熱交換的系統）中，否則放熱過程會導致系統溫度升高。

在放熱化學反應中，反應釋放的熱量以電磁能或分子動能的形式存在。 電子從一個量子能級躍遷到另一個量子能級導致光被釋放。 這種光的能量相當于化學反應能量的一些穩定能量，即鍵能。 釋放的這種光可以被溶液中的其他分子吸收，從而引起分子平移和旋轉，從而產生對熱的經典理解。 在放熱反應中，活化能（開始反應所需的能量）小于隨后釋放的能量，因此存在凈能量釋放。

放熱過程的一些例子是：

• 燃燒木材、煤炭和石油/石油等燃料
• 鋁熱反應
• 堿金屬和其他高正電性金屬與水的反應
• 雨從水蒸氣中凝結
• 混合水和強酸或強堿
• 酸和堿的反應
• 碳水化合物通過硫酸脫水

• 水泥和混凝土的設置
• 一些聚合反應，如環氧樹脂的凝固
• 大多數金屬與鹵素或氧的反應
• 氫彈和恒星核心（到鐵）中的核聚變
• 重元素的核裂變
• 鋅與鹽酸的反應
• 呼吸（分解葡萄糖以在細胞中釋放能量）