El aumento de calor que observa en una reacción exotérmica proviene del exceso de energía que queda después de que un sistema pasa de un estado con mayor energía química (enlaces menos estables y menos estables) a un estado con menor energía química (enlaces más estables y más fuertes). Es como si de repente liberaras una banda elástica estirada. Una banda elástica estirada tiene más energía potencial (capacidad para hacer trabajo) almacenada que una banda elástica flácida. Entonces, cuando la banda elástica estirada se convierte en una banda elástica flácida, puede trabajar sobre sí misma y sus alrededores para enviarla volando por la habitación. El equivalente químico de una banda de goma que vuela por la habitación es una molécula que vibra más y se mueve más rápido, lo que se experimenta a medida que aumenta la temperatura después de una reacción exotérmica.
Las reacciones endotérmicas son el mismo proceso a la inversa, y ocurren debido a la preferencia termodinámica para aumentar la entropía, incluso a expensas de la estabilidad del sistema. Si toma un sistema estable y le da muchas opciones diferentes para convertirlo en un estado ligeramente menos estable, en algún porcentaje del tiempo, se elegirá el estado menos estable. Supongamos que tiene un sistema donde hay dos estados posibles, y el 51% está en un estado más estable y el 49% está en el estado menos estable. Ahora, introduce un tercer estado posible, que tiene la misma energía que el estado menos estable. Entonces tendrá el 34% del sistema en el estado más estable y el 33% del sistema en cada uno de los dos estados menos estables. La estabilidad general del sistema ha disminuido, y esto ha consumido energía libre, haciendo que el proceso sea endotérmico. Disolver cloruro de amonio en agua es un ejemplo de esto, donde las interacciones en el cristal sólido y el agua pura son más fuertes en total que las interacciones en la solución combinada, pero la disolución ocurre porque los iones de amonio y cloruro tienen muchas más opciones de dónde ir (más estados para elegir) en una solución que en un cristal sólido.
En realidad, el ejemplo de la banda de goma estirada es más interesante que mi descripción simplificada anterior, porque no es un proceso puramente mecánico. La elasticidad del caucho también provoca cambios a nivel molecular. Estirar una banda elástica es un proceso exotérmico, y dejar que se contraiga es un proceso endotérmico impulsado por la entropía. Si estira rápidamente una banda elástica y la coloca en su mejilla, se sentirá caliente. Si deja que una banda de goma estirada alcance la temperatura ambiente y luego permita que se contraiga, sentirá frío. Cuanto más gruesa sea la banda de goma, más fácil será notar este efecto.
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