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

　　沿革熱力學是物理學的一個組成部分，它是在蒸汽機發展的推動下形成的。zui初只涉及熱能與機械能之間的轉換，以后逐漸擴展到研究與熱現象有關的各種狀態變化和能量轉換的規律。在熱力學的基本定律中,熱力學*定律表述能量守恒關系,熱力學第二定律從能量轉換的特點論證過程進行的方向。這兩個定律具有普遍性，在化學、生物學、機械工程、化學工程等領域得到了廣泛的應用。

　　經典熱力學方法熱力學是一種宏觀理論，不考慮物質微觀結構。由熱力學定律導出的結果，都是一些宏觀性質間的，具有充分的可靠性和普遍性。如從化工熱力學導出的由p-V-T關系計算熱力學性質（如內能、焓、熵及逸度）的公式，原則上適用于計算任何狀態的任何物質，進而用于計算熱力學過程、相平衡和化學平衡。但經典熱力學方法不能解決由微觀結構所決定的物質特性,如物質的p-V-T關系的確定就超出了經典熱力學的范疇。

　　分子熱力學方法統計力學結合構作半經驗模型的方法，在化工熱力學的發展過程中正起著越來越重要的作用。它使建筑在熱力學基本定律上的化工熱力學，在解決其主要課題時，沒有受到經典熱力學方法的限制。統計力學是從物質的微觀模型出發,運用統計的方法,導出微觀結構與宏觀性質之間的關系，如從分子間相互作用的位能函數和徑向分布函數,導出p-V-T關系。但由于分子結構十分復雜，統計力學目前還只能處理比較簡單的情況。對于比較復雜的實際系統，須先作簡化，建立一些半經驗的數學模型，利用實驗數據，回歸模型參數。這種方法，在研究狀態方程和活度系數方程中已廣泛使用。