以回答一个反应可以以多快的速率进行、内燃机中有多少能量可以转换为功、并且可以找到像热膨胀系数等物理量和某一压力下气体或液体熵变化率之间的关系。化学热力学常用来判断一个反应器或是引擎设计是否可行，或是确认一组实验数值的正确性。某些情形下，准静态过程及非平衡态热力学也可以描述不可逆反应，不过古典热力学主要关注平衡且可逆的系统，而不关注一个远离平衡点的系统以及其离开平衡的速度。会发生哪些反应以及其反应速率是化学动力学的主题。化学动力学的一个主要概念是在反应物反应到形成生成物之间，大部份的化学反应会先变成过渡态