Perubahan fase dalam materi dibagi menjadi dua kategori dasar: endotermik dan eksotermik. Eksotermik berarti “panas luar” dalam bahasa Yunani, sebagai lawan dari “panas dalam” endotermik. Reaksi endotermik membutuhkan panas, atau energi, untuk membentuk ikatan kimia baru, seperti ketika es batu dicairkan menjadi cairan kemudian direbus menjadi uap. Reaksi eksotermik, di sisi lain, menciptakan lebih banyak energi daripada yang dibutuhkan untuk memfasilitasi mereka, menyebabkan suhu segera di sekitar reaksi naik. Ini terjadi ketika hujan terbentuk di awan dan bahkan ketika hujan membeku menjadi es di tanah.
Beberapa reaksi eksotermik yang paling ilustratif melibatkan api. Korek api, api unggun, kembang api, dan roket menggunakan reaksi ini untuk menghasilkan energi yang digunakan untuk berbagai tujuan. Banyak yang memfasilitasi reaksi endotermik seperti membuat roti, memasak sup, atau menghangatkan tangan. Reaksi eksotermik tidak hanya mengeluarkan panas; mereka sering membutuhkan setidaknya pasokan energi awal yang menyediakan apa yang disebut sebagai energi aktivasi. Namun, dalam reaksi eksotermik, energi yang diinvestasikan akan selalu lebih kecil dari total energi yang dihasilkan; percikan tidak akan pernah lebih besar dari nyala api.
Reaksi lain semacam ini lebih sulit untuk dialami. Ketika karat terbentuk pada logam, reaksi eksotermik umum lainnya, tampaknya tidak ada panas yang dilepaskan oleh proses tersebut. Panas telah dilepaskan, namun; selama beberapa jam, hanya dalam kondisi kelembaban, cahaya dan suhu yang tepat, pencampuran besi dan oksigen menghasilkan oksida besi dan sedikit panas.
Para ilmuwan menggunakan alat yang disebut kalorimeter untuk mengukur berapa banyak panas yang dihasilkan oleh perubahan fase atau reaksi kimia. Ini melibatkan melakukan reaksi dalam penangas air untuk mengukur perubahan suhu yang dihasilkan. Hasil menunjukkan apakah reaksi yang diberikan adalah endotermik atau eksotermik.
Guru kimia sering menggunakan satu atau lebih dari beberapa eksperimen yang diawasi dengan cermat untuk menggambarkan prinsip-prinsip reaksi eksotermik. Pelajarannya bisa sesederhana menyalakan korek api dan menjelaskan bagaimana percikan menyulut reaksi eksotermik antara belerang dan oksigen untuk menghasilkan panas. Eksperimen umum lainnya melibatkan pencampuran air dan kalsium klorida, zat penghilang es yang juga digunakan dalam paket pemanas portabel, kemudian mengukur jumlah panas yang dihasilkan oleh reaksi.
Banyak ilmuwan forensik mempelajari reaksi eksotermik secara mendalam. Pertama mereka harus mempelajari bagaimana berbagai reaksi kimia terjadi dan berapa banyak panas yang dihasilkan. Sebagai penyelidik, pengetahuan ini membekali mereka dengan lebih baik untuk menemukan penyebab kebakaran atau ledakan — dan menentukan cara terbaik untuk memadamkannya di masa depan.