相图热力学（hermodynamics of phase diagrams），工学-材料科学与工程-材料基础-相图，热力学原理分析、诠释和预测相图的学科。根据热力学第二定律，恒温恒压下体系中复相平衡的条件是，体系总的吉布斯自由能处于最小值，或每一组元在各平衡相中的化学位相等。所以，对于A-B二元系中的两相（α和β）平衡，可以运用以下解析式求解α和β的平衡成分 （1）式中为系统总的摩尔自由能；和表示成分分别为和的α和β相的摩尔自由能；x为总成分。 （2） 式中、、、分别为组元A、B在成分分别为和的和相的化学位，由式（1）或式（2）得到的相平衡可能是不稳定的。如果分别作各相的摩尔自由能图，即图，则可以证明这两组不同的表达式（1）和（2）都对应于和曲线的公切线（图1），即二元体系中平衡两相的成分可以由其自由能-成分曲线的公切线上的两切点来确定。在图1中，当总成分落在和之间时，平衡成分总是和，只是和相的相对量发生改变。当已知体系中各相的自由能与温度和成分的关系时，则可以利用公切线法则确定平衡相的成分，从而得出该系统的相图（图2）。