La energía total que tiene un sistema es la suma de dos términos:

• La que tiene a nivel macroscópico (mecánica, eléctrica y magnética) debida a su posición y movimiento en el seno de campos gravitatorios, eléctricos y magnéticos, que se estudia en Mecánica y Electromagnetismo.
• La que tiene como conjunto de partículas que forma el sistema, llamada energía interna (U).

Esta energía interna tiene tres componentes:

• Energía térmica (almacenada en la agitación molecular, por traslación, vibración y rotación de las moléculas).
• Energía química (almacenada en los enlaces químicos, interacciones electromagnéticas entre los átomos).
• Energía nuclear (almacenada en los nucleones, debida a las interacciones nucleares que mantienen estables los núcleos).

Sólo es necesario tener en cuenta las energías química y térmica, que son las que pueden variar en una reacción química.

Imagen 5 Harbor1, Creative commons

En las reacciones químicas únicamente se mide o calcula la diferencia de energía entre dos niveles, uno correspondiente al conjunto de las sustancias reaccionantes o reactivos, "antes" de la reacción, y otro correspondiente al conjunto de las sustancias o productos, "después" de la reacción, pero nunca se puede medir la cantidad de energía absoluta que existe "antes" o "después" de la reacción.

¿Cómo se puede saber la energía que tiene una persona? Aun en el momento en que esté agotada porque ha interaccionado intensamente con su entorno (corriendo un maratón, por ejemplo), siempre se podría obtener energía a partir de su masa corporal. Afortunadamente, lo que interesa es saber la energía que se puede extraer de un sistema, no la cantidad total que contiene. Por tanto, lo importante son las variaciones energéticas, no sus valores absolutos.

El balance final de energía de una reacción química se puede medir experimentalmente mediante dispositivos tales como la bomba calorimétrica, en la que se calcula el calor desprendido midiendo el aumento de temperatura producido en la reacción y aplicando la ecuación de la calorimetría. Sin embargo, sería muy útil poder hacer esas determinaciones teóricamente: para establecer las leyes que rigen estos cálculos teóricos se recurre a la Termodinámica Química o Termoquímica.

En el cilindro metálico de la bomba calorimétrica de la imagen se introduce la muestra a reaccionar, y se mide la variación de temperatura producida, que permite determinar el calor de reacción.