Medžiagos faziniai pokyčiai skirstomi į dvi pagrindines kategorijas: endoterminius ir egzoterminius. Egzoterminė graikų kalba reiškia „šiluma iš išorės“, o ne endoterminė „šiluma viduje“. Endoterminėms reakcijoms reikalinga šiluma arba energija, kad susidarytų nauji cheminiai ryšiai, pavyzdžiui, kai ledo kubelis ištirpsta į skystį ir virinamas į garus. Kita vertus, egzoterminės reakcijos sukuria daugiau energijos, nei reikia joms palengvinti, todėl temperatūra aplink reakciją pakyla. Taip atsitinka, kai lietus susidaro debesyje ir net tada, kai lietus sušąla į ledą ant žemės.
Kai kurios iš labiausiai iliustruojančių egzoterminių reakcijų yra susijusios su liepsna. Degtukai, laužai, fejerverkai ir raketos naudoja šias reakcijas, kad pagamintų energiją, naudojamą įvairiems tikslams. Daugelis palengvina endotermines reakcijas, tokias kaip duonos gaminimas, sriubos virimas ar rankų šildymas. Tačiau egzoterminės reakcijos ne tik išskiria šilumą; jiems dažnai reikia bent jau pradinio energijos tiekimo, kuris suteikia tai, kas vadinama aktyvavimo energija. Tačiau egzoterminėse reakcijose investuota energija visada bus mažesnė už bendrą pagamintą energiją; kibirkštis niekada nebus didesnė už liepsną.
Kitas tokio pobūdžio reakcijas yra sunkiau patirti. Kai ant metalo susidaro rūdys, kita įprasta egzoterminė reakcija, neatrodo, kad proceso metu būtų išskiriama šiluma. Tačiau šiluma buvo išleista; per kelias valandas tinkamomis drėgmės, šviesos ir temperatūros sąlygomis geležies ir deguonies susimaišymas gamina geležies oksidą ir šiek tiek šilumos.
Mokslininkai naudoja prietaisą, vadinamą kalorimetru, norėdami įvertinti, kiek šilumos išsiskiria fazės pasikeitimas arba cheminė reakcija. Tai reiškia, kad reakcija vyksta vandens vonioje, kad būtų galima įvertinti susidariusį temperatūros pokytį. Rezultatai rodo, ar tam tikra reakcija yra endoterminė ar egzoterminė.
Chemijos mokytojai dažnai taiko vieną ar kelis iš kelių kruopščiai prižiūrimų eksperimentų, kad parodytų egzoterminių reakcijų principus. Pamoka gali būti tokia paprasta, kaip degtuko uždegimas ir paaiškinimas, kaip kibirkštis uždega egzoterminę sieros ir deguonies reakciją, kad susidarytų šiluma. Kitas įprastas eksperimentas apima vandens ir kalcio chlorido, ledo tirpiklio, taip pat naudojamo nešiojamuose šildymo paketuose, maišymą, tada matuojamas reakcijos metu susidarančios šilumos kiekis.
Daugelis teismo medicinos mokslininkų išsamiai tiria egzotermines reakcijas. Pirmiausia jie turi sužinoti, kaip vyksta įvairios cheminės reakcijos ir kiek išsiskiria šilumos. Kaip tyrėjams, šios žinios geriau padeda išsiaiškinti, kas sukėlė gaisrą ar sprogimą, ir nuspręsti, kaip geriausiai juos užgesinti ateityje.