สองตัวอย่างของกระบวนการดูดความร้อนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเองโดยปราศจากการป้อนพลังงานสุทธิ ปัจจัยหลายอย่างมีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเอง รวมถึงปฏิกิริยาที่คายความร้อนหรือดูดความร้อน ปฏิกิริยาคายความร้อนที่ส่งผลให้เกิดความผิดปกติเพิ่มขึ้นหรือเอนโทรปีจะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติเสมอ ในทางกลับกัน ปฏิกิริยาดูดความร้อนที่ส่งผลให้เกิดการเพิ่มขึ้นตามลำดับจะไม่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการละลายหรือการผสมสารประกอบบางชนิดเป็นทั้งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเองและดูดความร้อน

การเปลี่ยนแปลงของเอนทาลปีและเอนโทรปีเป็นปริมาณสองปริมาณที่ส่งผลต่อความเป็นธรรมชาติของปฏิกิริยา การเปลี่ยนแปลงในเอนทาลปีของปฏิกิริยาสามารถเข้าใจได้โดยทั่วไปว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงความร้อนของปฏิกิริยา หากการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นค่าลบ ระบบจะปล่อยพลังงานความร้อน ปฏิกิริยาเป็นแบบคายความร้อน หากการเปลี่ยนแปลงของเอนทาลปีเป็นบวก ระบบจะดูดซับพลังงานความร้อน ปฏิกิริยาดูดความร้อน ปัจจัยอีกประการหนึ่งที่ส่งผลต่อความเป็นธรรมชาติคือการเปลี่ยนแปลงของปฏิกิริยาในเอนโทรปี เอนโทรปีเป็นคำที่ใช้อธิบายการสุ่มหรือความผิดปกติ หากมีความผิดปกติเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีจะเป็นบวก หากความผิดปกติลดลง การเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีจะเป็นลบ

ปริมาณที่กำหนดว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นเองหรือไม่เรียกว่า กิ๊บส์พลังงานฟรี. พลังงานกิ๊บส์ฟรีคำนวณโดยการลบผลคูณของอุณหภูมิของระบบและการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีออกจากการเปลี่ยนแปลงของระบบเอนทัลปี (คำว่า "ระบบ" สามารถแทนที่ด้วยคำว่า "ปฏิกิริยา") หากผลลัพธ์นี้เป็นลบ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเอง ดังนั้น เพื่อให้ปฏิกิริยาดูดความร้อนเกิดขึ้นเองได้ ผลิตภัณฑ์ของอุณหภูมิและการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีจะต้องมากกว่าการเปลี่ยนแปลงของเอนทาลปี

เมื่อเกลือแอมโมเนียมไนเตรตละลายในน้ำ มันจะกินความร้อนจากสภาพแวดล้อม นี่เป็นกระบวนการดูดความร้อน ภาชนะและสภาพแวดล้อมอาจรู้สึกเย็นมากเมื่อสัมผัสสิ่งนี้ ด้วยเหตุนี้ แอมโมเนียมไนเตรตจึงถูกใช้ในแพ็คเย็น ในกระบวนการนี้ การเปลี่ยนแปลงของเอนทาลปีเป็นบวก อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีก็เป็นบวกเช่นกัน ระบบก็จะยุ่งเหยิงมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีนี้มีขนาดใหญ่พอที่ผลคูณทางคณิตศาสตร์ของอุณหภูมิและการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีในสมการพลังงานอิสระกิบส์นั้นมากกว่าการเปลี่ยนแปลงของเอนทัลปี ดังนั้นพลังงานกิ๊บส์ฟรีจึงเป็นลบและปฏิกิริยาเกิดขึ้นเอง

ปฏิกิริยาระหว่างแบเรียมไฮดรอกไซด์ออคตาไฮเดรตที่เป็นของแข็งกับของแข็งแอมโมเนียมไธโอไซยาเนตจะดูดความร้อนและเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ผลิตภัณฑ์สองชนิดในปฏิกิริยานี้คือก๊าซแอมโมเนียและน้ำของเหลว เฟสเหล่านี้เปลี่ยนจากของแข็งเป็นทั้งก๊าซและของเหลวทำให้ปฏิกิริยาเปลี่ยนแปลงในทางบวกในเอนโทรปี ความผิดปกติของระบบเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ก๊าซและของเหลวมีความผิดปกติมากกว่าของแข็ง อีกครั้ง ความผิดปกติที่เพิ่มขึ้นนี้เอาชนะการเปลี่ยนแปลงของเอนทัลปี และปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ