化學(xué)工程的一個分支是熱力學(xué)基本定律應(yīng)用于化學(xué)工程領(lǐng)域中而形成的一門學(xué)科。主要研究化工過程中各種形式的能量之間相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律及過程趨近平衡的極限條件，為有效利用能量和改進(jìn)實際過程提供理論依據(jù)。

　　沿革熱力學(xué)是物理學(xué)的一個組成部分，它是在蒸汽機發(fā)展的推動下形成的。zui初只涉及熱能與機械能之間的轉(zhuǎn)換，以后逐漸擴(kuò)展到研究與熱現(xiàn)象有關(guān)的各種狀態(tài)變化和能量轉(zhuǎn)換的規(guī)律。在熱力學(xué)的基本定律中,熱力學(xué)*定律表述能量守恒關(guān)系,熱力學(xué)第二定律從能量轉(zhuǎn)換的特點論證過程進(jìn)行的方向。這兩個定律具有普遍性，在化學(xué)、生物學(xué)、機械工程、化學(xué)工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

　　經(jīng)典熱力學(xué)方法熱力學(xué)是一種宏觀理論，不考慮物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。由熱力學(xué)定律導(dǎo)出的結(jié)果，都是一些宏觀性質(zhì)間的，具有充分的可靠性和普遍性。如從化工熱力學(xué)導(dǎo)出的由p-V-T關(guān)系計算熱力學(xué)性質(zhì)（如內(nèi)能、焓、熵及逸度）的公式，原則上適用于計算任何狀態(tài)的任何物質(zhì)，進(jìn)而用于計算熱力學(xué)過程、相平衡和化學(xué)平衡。但經(jīng)典熱力學(xué)方法不能解決由微觀結(jié)構(gòu)所決定的物質(zhì)特性,如物質(zhì)的p-V-T關(guān)系的確定就超出了經(jīng)典熱力學(xué)的范疇。

　　分子熱力學(xué)方法統(tǒng)計力學(xué)結(jié)合構(gòu)作半經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷姆椒?，在化工熱力學(xué)的發(fā)展過程中正起著越來越重要的作用。它使建筑在熱力學(xué)基本定律上的化工熱力學(xué)，在解決其主要課題時，沒有受到經(jīng)典熱力學(xué)方法的限制。統(tǒng)計力學(xué)是從物質(zhì)的微觀模型出發(fā),運用統(tǒng)計的方法,導(dǎo)出微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)之間的關(guān)系，如從分子間相互作用的位能函數(shù)和徑向分布函數(shù),導(dǎo)出p-V-T關(guān)系。但由于分子結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，統(tǒng)計力學(xué)目前還只能處理比較簡單的情況。對于比較復(fù)雜的實際系統(tǒng)，須先作簡化，建立一些半經(jīng)驗的數(shù)學(xué)模型，利用實驗數(shù)據(jù)，回歸模型參數(shù)。這種方法，在研究狀態(tài)方程和活度系數(shù)方程中已廣泛使用。