應用熱力學和統計物理研究合金的相圖、相變及有關性能等問題的學科。合金熱力學又叫固體熱力學或材料熱力學，即將研究的對象推廣到固體或材料。合金熱力學又叫冶金熱力學，則將它推廣到廣泛的冶金現象。合金熱力學又叫合金能量學，強調它用能量的觀點，處理有關合金的問題。合金熱力學的理論基礎經典熱力學經典熱力學是現象理論。它所依據的是從無數經驗歸納出的三個定律，然后從此演繹出許多描述物質平衡性質的關系式。熱力學第一定律是力學中機械能轉換和守恒定律的延伸。若環境對體系作功W，體系又從環境吸熱Q，則體系的內能增加ΔU為：ΔU＝W＋Q?(1)? 或?dU＝δW＋δQ?(1a)? 由于U是狀態函數,才能寫為全微分;而W及Q隨過程而有所不同，不能寫為全微分。熱力學第二定律指出了過程方向，它的一種表達方式便是熵增原理：dS（總)=(dS（體）+dS(環))≥0?(2)? 式中dS（體）、dS(環)及dS（總)分別表示體系、環境和總熵的全微分；(2)式中“=”表示平衡關系；“＞”表示過程方向。熵的概念是在19世紀研究熱機效率時提出的：從狀態?1到狀態?2的熱量變化是隨途徑而異

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

(4)? 從(3)式得到：(5)? 從(4)式可以證明S0是一個絕對常數，一般選擇S0=0。熱力學第一及第二定律分別引入體系的狀態函數U及S,為了分析問題的方便，定義了焓H、自由能F及自由焓G式中p及V分別是體系的壓強和體積。合并第一及第二定律，可以獲得關閉體系（與環境沒有物質交換）的平衡條件(=)及過程方向(＜)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都是狀態函數,借助于微分方程，可以導出許多表述物質平衡現象的關系式。例如，考慮可逆過程的膨脹功(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)? ? 若再考慮可逆過程的其他功（下表）

,?? ? 則與-pdV?相對應的有F·dι、γdA、εdZ、H·dJ，因而廣義焓的定義為：

?? (17)? 式中YK為與體系的物質總量無關的“強度性質”，如表中p、F、γ、ε、H；XK為與體系的物質總量有關的“廣度性質”,有時將YK和XK分別叫作“廣義力”和“廣義位移”。