Οι αλλαγές φάσεων στην ύλη χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες: ενδόθερμες και εξώθερμες. Εξώθερμος σημαίνει «εξωτερική θερμότητα» στα ελληνικά, σε αντίθεση με την «εσωτερική θερμότητα» του ενδόθερμου. Οι ενδόθερμες αντιδράσεις χρειάζονται θερμότητα ή ενέργεια για να σχηματιστούν νέοι χημικοί δεσμοί, όπως όταν ένα παγάκι λιώνει σε υγρό και στη συνέχεια βράζει σε ατμό. Οι εξώθερμες αντιδράσεις, από την άλλη πλευρά, δημιουργούν περισσότερη ενέργεια από αυτή που χρειάζεται για να τις διευκολύνουν, προκαλώντας την άνοδο της θερμοκρασίας αμέσως γύρω από την αντίδραση. Αυτό συμβαίνει όταν η βροχή σχηματίζεται σε ένα σύννεφο και ακόμη και όταν η βροχή παγώνει σε πάγο στο έδαφος.
Μερικές από τις πιο ενδεικτικές εξώθερμες αντιδράσεις περιλαμβάνουν φλόγες. Τα σπίρτα, οι φωτιές κατασκήνωσης, τα πυροτεχνήματα και οι πύραυλοι χρησιμοποιούν αυτές τις αντιδράσεις για την παραγωγή ενέργειας που χρησιμοποιείται για διάφορους σκοπούς. Πολλά διευκολύνουν τις ενδόθερμες αντιδράσεις όπως η παρασκευή ψωμιού, το μαγείρεμα σούπας ή το ζέσταμα των χεριών. Ωστόσο, οι εξώθερμες αντιδράσεις δεν εκπέμπουν μόνο θερμότητα. συχνά απαιτούν τουλάχιστον μια αρχική παροχή ενέργειας που παρέχει αυτό που αναφέρεται ως ενέργεια ενεργοποίησης. Στις εξώθερμες αντιδράσεις, ωστόσο, η ενέργεια που επενδύεται θα είναι πάντα μικρότερη από τη συνολική παραγόμενη ενέργεια. η σπίθα δεν θα είναι ποτέ μεγαλύτερη από τη φλόγα.
Άλλες αντιδράσεις αυτού του είδους είναι πιο δύσκολο να βιωθούν. Όταν σχηματίζεται σκουριά σε μέταλλο, μια άλλη κοινή εξώθερμη αντίδραση, δεν φαίνεται ότι εκπέμπεται θερμότητα από τη διαδικασία. Ωστόσο, η θερμότητα απελευθερώθηκε. για αρκετές ώρες, ακριβώς στις κατάλληλες συνθήκες υγρασίας, φωτός και θερμοκρασίας, η ανάμειξη σιδήρου και οξυγόνου παράγει οξείδιο του σιδήρου και λίγη θερμότητα.
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ένα όργανο που ονομάζεται θερμιδόμετρο για να μετρήσουν πόση θερμότητα παράγεται από μια αλλαγή φάσης ή μια χημική αντίδραση. Αυτό περιλαμβάνει τη διεξαγωγή της αντίδρασης σε ένα λουτρό νερού για να μετρηθεί η μεταβολή της θερμοκρασίας που παράγεται. Τα αποτελέσματα δείχνουν εάν μια δεδομένη αντίδραση είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη.
Οι δάσκαλοι χημείας χρησιμοποιούν συχνά ένα ή περισσότερα από τα πολλά προσεκτικά εποπτευόμενα πειράματα για να επεξηγήσουν τις αρχές των εξώθερμων αντιδράσεων. Το μάθημα μπορεί να είναι τόσο απλό όσο να ανάψετε ένα σπίρτο και να εξηγήσετε πώς μια σπίθα πυροδοτεί μια εξώθερμη αντίδραση μεταξύ θείου και οξυγόνου για την παραγωγή θερμότητας. Ένα άλλο συνηθισμένο πείραμα περιλαμβάνει την ανάμειξη νερού και χλωριούχου ασβεστίου, ενός παράγοντα αποπάγωσης που χρησιμοποιείται επίσης σε φορητές συσκευασίες θέρμανσης, και στη συνέχεια μέτρηση της ποσότητας θερμότητας που παράγεται από την αντίδραση.
Πολλοί εγκληματολόγοι μελετούν εξαντλητικά τις εξώθερμες αντιδράσεις. Πρώτα πρέπει να μάθουν πώς συμβαίνουν διάφορες χημικές αντιδράσεις και πόση θερμότητα παράγεται. Ως ερευνητές, αυτή η γνώση τους εξοπλίζει καλύτερα για να ανακαλύψουν τι προκάλεσε μια πυρκαγιά ή έκρηξη — και να καθορίσουν τον καλύτερο τρόπο για να τις σβήσουν στο μέλλον.