Fazne spremembe snovi so razdeljene v dve osnovni kategoriji: endotermne in eksotermne. Eksotermna v grščini pomeni »zunanja toplota«, v nasprotju z endotermno »notranjo toploto«. Endotermne reakcije potrebujejo toploto ali energijo za nastanek novih kemičnih vezi, na primer, ko se ledena kocka stopi v tekočino, nato pa zavre v paro. Eksotermne reakcije po drugi strani ustvarijo več energije, kot je potrebna za njihovo olajšanje, kar povzroči dvig temperature neposredno okoli reakcije. To se zgodi, ko dež nastane v oblaku in celo, ko dež zmrzne v led na tleh.
Nekatere najbolj ilustrativne eksotermne reakcije vključujejo plamene. Vžigalice, taborni ognji, ognjemet in rakete uporabljajo te reakcije za proizvodnjo energije, ki se uporablja za različne namene. Številne olajšajo endotermne reakcije, kot so priprava kruha, kuhanje juhe ali segrevanje rok. Eksotermne reakcije pa ne oddajajo le toplote; pogosto zahtevajo vsaj začetno oskrbo z energijo, ki zagotavlja tisto, kar imenujemo energija aktivacije. Pri eksotermnih reakcijah pa bo vložena energija vedno manjša od celotne proizvedene energije; iskra ne bo nikoli večja od plamena.
Druge tovrstne reakcije je težje doživeti. Ko na kovini nastane rja, kar je še ena pogosta eksotermna reakcija, se ne zdi, da bi proces oddajal toploto. Vendar se je toplota sproščala; v nekaj urah, v ravno pravih pogojih vlage, svetlobe in temperature, mešanje železa in kisika povzroči železov oksid in malo toplote.
Znanstveniki uporabljajo instrument, imenovan kalorimeter, da ocenijo, koliko toplote proizvede fazna sprememba ali kemična reakcija. To vključuje vodenje reakcije v vodni kopeli za merjenje nastale spremembe temperature. Rezultati kažejo, ali je določena reakcija endotermna ali eksotermna.
Učitelji kemije pogosto uporabljajo enega ali več od več skrbno nadzorovanih eksperimentov, da ponazorijo načela eksotermnih reakcij. Lekcija je lahko tako preprosta kot prižiganje vžigalice in razlaga, kako iskra vžge eksotermno reakcijo med žveplom in kisikom, da proizvede toploto. Drug pogost poskus vključuje mešanje vode in kalcijevega klorida, sredstva za odmrzovanje, ki se uporablja tudi v prenosnih grelnih enotah, nato pa merjenje količine toplote, ki nastane pri reakciji.
Mnogi forenziki izčrpno preučujejo eksotermne reakcije. Najprej se morajo naučiti, kako potekajo različne kemične reakcije in koliko toplote nastane. Kot preiskovalci jih to znanje bolje opremi, da odkrijejo, kaj je povzročilo požar ali eksplozijo – in ugotovijo, kako jih najbolje pogasiti v prihodnosti.