Η θερμοχημεία είναι η μελέτη της ενέργειας και της θερμότητας που σχετίζονται με τις χημικές αντιδράσεις και τους φυσικούς μετασχηματισμούς (φυσικές μεταβολές). Φυσικοί μετασχηματισμοί είναι όταν μια κατάσταση της ύλης (στερεό ή υγρό, για παράδειγμα) μεταβάλλεται σε μια άλλη κατάσταση. Παραδείγματα μετασχηματισμών είναι η τήξη (όταν ένα στερεό γίνεται υγρό) και ο βρασμός (όταν ένα υγρό γίνεται αέριο).
Μια αντίδραση αποδίδει ή προσλαμβάνει ενέργεια. Ένας φυσικός μετασχηματισμός επίσης εκλύει ή προσλαμβάνει ενέργεια. Η θερμοχημεία εξετάζει αυτές τις ενεργειακές μεταβολές, ιδίως την ανταλλαγή ενέργειας ενός συστήματος με το περιβάλλον του. Η θερμοχημεία είναι χρήσιμη για την πρόβλεψη των ποσοτήτων αντιδρώντων και προϊόντων ανά πάσα στιγμή κατά τη διάρκεια μιας δεδομένης αντίδρασης. Οι θερμοχημικοί το κάνουν αυτό χρησιμοποιώντας δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων των προσδιορισμών της εντροπίας. Οι θερμοχημικοί θα πουν αν μια αντίδραση είναι αυθόρμητη ή μη αυθόρμητη, ευνοϊκή ή δυσμενής.
Οι ενδόθερμες αντιδράσεις απορροφούν θερμότητα. Οι εξώθερμες αντιδράσεις εκλύουν θερμότητα. Η θερμοχημεία συνδυάζει τις έννοιες της θερμοδυναμικής με την ιδέα της ενέργειας με τη μορφή χημικών δεσμών. Περιλαμβάνει υπολογισμούς μεγεθών όπως η θερμοχωρητικότητα, η θερμότητα καύσης, η θερμότητα σχηματισμού, η ενθαλπία, η εντροπία, η ελεύθερη ενέργεια και οι θερμίδες.
