שתי דוגמאות לתהליכים אנדותרמיים ספונטניים

תגובות ספונטניות מתרחשות ללא כל קלט אנרגיה נטו. גורמים רבים משפיעים על האם תגובה היא ספונטנית, כולל האם התגובה היא אקסותרמית או אנדותרמית. תגובות אקסותרמיות המביאות להפרעה מוגברת, או לאנטרופיה, יהיו תמיד ספונטניות. מצד שני, תגובות אנדותרמיות המביאות לעלייה בסדר אינן ספונטניות. עם זאת, מספר תגובות הכרוכות בהמוססות או בערבוב תרכובות מסוימות הן ספונטניות ואנדותרמיות.

שינויים באנטלפיה ובאנטרופיה הם שני כמויות המשפיעות על הספונטניות של תגובה. ניתן להבין בדרך כלל את שינוי האנטלפיה של התגובה כשינוי החום של התגובה. אם שינוי זה הוא שלילי, המערכת מפיצה אנרגיית חום; התגובה היא אקסותרמית. אם השינוי באנטלפיה חיובי, המערכת סופגת אנרגיית חום; התגובה היא אנדותרמית. גורם נוסף המשפיע על הספונטניות הוא שינוי התגובה באנטרופיה. אנטרופיה הוא מונח המשמש לתיאור אקראיות או הפרעה. אם יש עלייה בהפרעה, השינוי באנטרופיה הוא חיובי. אם יש ירידה בהפרעה, השינוי באנטרופיה הוא שלילי.

הכמות המגדירה אם תגובה היא ספונטנית נקראת גיבס אנרגיה חופשית. אנרגיה חופשית של גיבס מחושבת על ידי הפחתת תוצר הטמפרטורה של המערכת ושינוי האנטרופיה משינוי המערכת באנטלפיה. (את המילה "מערכת" ניתן להחליף במילה "תגובה.") אם תוצאה זו היא שלילית, התגובה היא ספונטנית. לכן, על מנת שתגובה אנדותרמית תהיה ספונטנית, תוצר הטמפרטורה ושינוי האנטרופיה חייב להיות גדול יותר משינוי האנטלפיה.

כאשר אמוניום המלח מתמוסס במים, הוא צורך חום מסביבתו; זהו תהליך אנדותרמי. המיכל והסביבה יכולים להרגיש קרים מאוד למגע כשזה קורה. מסיבה זו משתמשים באמוניום חנקתי באריזות קרות. בתהליך זה השינוי באנטלפיה חיובי. עם זאת, השינוי באנטרופיה הוא גם חיובי; המערכת הופכת לחסרת סדר. שינוי זה באנטרופיה גדול מספיק כדי שהתוצר המתמטי של הטמפרטורה והשינוי באנטרופיה במשוואת האנרגיה החופשית של גיבס גדול מהשינוי באנטלפיה. לכן, האנרגיה החופשית של גיבס היא שלילית, והתגובה היא ספונטנית.

התגובה בין בריום הידרוקסיד אוקטאהידראט לבין אמוניום טהיאציאנאט מוצק היא אנדותרמית וספונטנית. שניים מהתוצרים בתגובה זו הם גז אמוניה ומים נוזליים. שינויים פאזיים אלה ממוצק לגז וגם לנוזל נותנים לתגובה שינוי חיובי באנטרופיה. הפרעת המערכת גוברת עקב שינויים אלה - בגזים ובנוזלים יש יותר הפרעות במוצקים. שוב, עלייה זו בהפרעה מתגברת על השינוי באנטלפיה, והתגובה היא ספונטנית.