¡Buena pregunta!
Las reacciones químicas ocurren cuando la energía libre de Gibbs es negativa. (En este caso, la reacción que está examinando es la disolución de sólidos iónicos en agua).
La energía libre de Gibbs se compone de dos términos. Existe el calor de una reacción, y existe la entropía de la reacción. Técnicamente, la ecuación es:
El cambio en Gibbs Free Energy = El calor emitido por una reacción: la temperatura * el cambio en la entropía.
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El calentamiento o enfriamiento que está sintiendo es el calor emitido por la reacción. Pero a veces, incluso cuando el calor es positivo (endotérmico), la energía de Gibbs Free sigue siendo negativa porque hay un cambio tan grande (positivo) en la entropía.
En el caso del nitrato de amonio, el calor de la reacción (entalpía) es positivo. Es decir, es endotérmica. Si la Energía Libre de Gibbs solo dependiera de eso, la materia no se disolvería (la reacción no se iría). Pero el cambio en la entropía abruma el término de entalpía y permite que la reacción proceda, aunque sea endotérmica.
La reacción del cloruro de calcio es aún más fácil de entender. En ese caso, la reacción del cloruro de calcio con el agua es exotérmica, y el cambio en la entropía también es positivo, así que sí, se disuelve, emitiendo un calor significativo.
Como puede ver, una reacción es espontánea solo cuando la Energía Libre de Gibbs es negativa, pero ese término se compone tanto del calor de la reacción como del término de entropía. Cuando el calor es negativo y el cambio en la entropía es positivo, se obtiene el resultado más común. Por ejemplo, un incendio o incluso las reacciones que ocurren en la batería de su teléfono celular. Sin embargo, a veces, la entalpía es positiva, pero el cambio en la entropía (multiplicado por la temperatura) es mucho más positivo y, de hecho, ¡puedes hacer que la reacción endotérmica funcione!
Es un poco genial, ¿eh?