應(yīng)用熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理研究合金的相圖、相變及有關(guān)性能等問(wèn)題的學(xué)科。合金熱力學(xué)又叫固體熱力學(xué)或材料熱力學(xué)，即將研究的對(duì)象推廣到固體或材料。合金熱力學(xué)又叫冶金熱力學(xué)，則將它推廣到廣泛的冶金現(xiàn)象。合金熱力學(xué)又叫合金能量學(xué)，強(qiáng)調(diào)它用能量的觀點(diǎn)，處理有關(guān)合金的問(wèn)題。合金熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)經(jīng)典熱力學(xué)經(jīng)典熱力學(xué)是現(xiàn)象理論。它所依據(jù)的是從無(wú)數(shù)經(jīng)驗(yàn)歸納出的三個(gè)定律，然后從此演繹出許多描述物質(zhì)平衡性質(zhì)的關(guān)系式。熱力學(xué)第一定律是力學(xué)中機(jī)械能轉(zhuǎn)換和守恒定律的延伸。若環(huán)境對(duì)體系作功W，體系又從環(huán)境吸熱Q，則體系的內(nèi)能增加ΔU為：ΔU＝W＋Q?(1)? 或?dU＝δW＋δQ?(1a)? 由于U是狀態(tài)函數(shù),才能寫為全微分;而W及Q隨過(guò)程而有所不同，不能寫為全微分。熱力學(xué)第二定律指出了過(guò)程方向，它的一種表達(dá)方式便是熵增原理：dS（總)=(dS（體）+dS(環(huán)))≥0?(2)? 式中dS（體）、dS(環(huán))及dS（總)分別表示體系、環(huán)境和總熵的全微分；(2)式中“=”表示平衡關(guān)系；“＞”表示過(guò)程方向。熵的概念是在19世紀(jì)研究熱機(jī)效率時(shí)提出的：從狀態(tài)?1到狀態(tài)?2的熱量變化是隨途徑而異

的，而可逆過(guò)程的 則與途徑無(wú)關(guān)。人們定義熵S的全微分為：dS呏δQr/T?(3)? δQr是可逆過(guò)程的熱量變化，T是絕對(duì)溫度，由于S是狀態(tài)函數(shù)，故可寫為全微分。熱力學(xué)第三定律是為了計(jì)算熵的絕對(duì)值的。凝聚系的熵在恒溫過(guò)程中改變值ΔS隨絕對(duì)溫度降低而趨于零。即：

(4)? 從(3)式得到：(5)? 從(4)式可以證明S0是一個(gè)絕對(duì)常數(shù)，一般選擇S0=0。熱力學(xué)第一及第二定律分別引入體系的狀態(tài)函數(shù)U及S,為了分析問(wèn)題的方便，定義了焓H、自由能F及自由焓G式中p及V分別是體系的壓強(qiáng)和體積。合并第一及第二定律，可以獲得關(guān)閉體系（與環(huán)境沒(méi)有物質(zhì)交換）的平衡條件(=)及過(guò)程方向(＜)為：?? (dU)v,S≤0?(9)? ? (dH)p,S≤0?(10)? ? (dF)v,T≤0?(11)? ? (dG)p,T≤0?(12)? ? 由于p、V、T、S、U、H、F、G都是狀態(tài)函數(shù),借助于微分方程，可以導(dǎo)出許多表述物質(zhì)平衡現(xiàn)象的關(guān)系式。例如，考慮可逆過(guò)程的膨脹功(pdV)，則合并第一定律(1)式及第二定律(3)式得到：?? dU＝TdS-pdV?(13)? ? 利用上式及H、F、G定義，可以分別得到：?? dH＝TdS+Vdp?(14)? ? dF＝-SdT-pdV?(15)? ? dG＝-SdT+Vdp?(16)? ? 若再考慮可逆過(guò)程的其他功（下表）

,?? ? 則與-pdV?相對(duì)應(yīng)的有F·dι、γdA、εdZ、H·dJ，因而廣義焓的定義為：

?? (17)? 式中YK為與體系的物質(zhì)總量無(wú)關(guān)的“強(qiáng)度性質(zhì)”，如表中p、F、γ、ε、H；XK為與體系的物質(zhì)總量有關(guān)的“廣度性質(zhì)”,有時(shí)將YK和XK分別叫作“廣義力”和“廣義位移”。