非平衡体系发生不可逆过程，力学量之间的关系，以及非平衡体系的性质是非平衡态热力学研究的主要内容。在近平衡态，已经建立起完备的线性热力学理论，得到了近平衡体系的性质，以及近平衡体系发生不可逆过程，力学量间成线性关系的唯象方程，给出了处理近平衡体系发生不可逆过程的方法。对于远离平衡体系的性质也已经进行了深入的研究。但是，远离平衡的体系发生不可逆过程，力学量间成怎样的关系即唯象方程是什么样的形式，以及怎样用唯象方程处理问题，还很欠缺。传热、传质、传动等传输过程在许多情况下可以采用线性唯象方程处理。然而，化学反应大多是在远离平衡的体系中发生的不可逆过程，线性非平衡态热力学仅适用于接近平衡的化学反应。在化学反应的全过程，化学反应速率与亲和力之间不服从线性关系，不能用线性非平衡态热力学理论处理。在有些情况下，传输过程也是非线性的。因此，需要建立远离平衡态的不可逆过程的力学量间关系的非线性非平衡态热力学理论。
作者将线性非平衡态热力学推广到远离平衡体系和非线性不可逆过程，建立了远离平衡体系的非平衡态热力学，给出了远离平衡体系发生不可逆过程力学量间的关系（非线性唯象方程）和非线性反应（扩散方程），描述了远离平衡体系的性质。
传统的传输理论没有考虑不同传输过程的耦合。传统的化学热力学和化学动力学也没有考虑各化学反应间的耦合。而这些耦合在很多情况下是不能忽略的，耦合会产生很多意想不到的结果。宏观化学动力学采用化学反应速率与浓度幂次的乘积成正比的质量作用定律来描述，而质量作用定律只适用于基元反应。对于非基元反应，化学反应速率方程中浓度幂次的物理意义并不明确，化学反应机理并不清楚。化学反应方程式表示的是反应物和产物之间量的关系。反应物是始态，产物是末态，所以非基元的化学反应方程式可以看作热力学方程式，应用非平衡态热力学描述其反应速率正合适。传统的化学动力学对每个具体化学反应需要具体处理，不能给出普适方程，而非平衡态热力学可以给出统一的描述，将化学反应动力学理论建立在非平衡态热力学的基础上。非平衡态热力学沟通了化学动力学和化学热力学两个学科，使之得到统一。
经典热力学对于一个过程只能指出其能否发生及其方向和限度，而不能给出其变化的速度。这是由于经典热力学没有引入时间变量。而非平衡态热力学引入了时间变量，给出熵对时间的变化率即熵增率。熵的变化必然有相应的宏观力学量的变化，因此可以通过熵随时间的变化得到宏观力学量随时间的变化，即得到动力学方程。
例如，在恒温恒压条件下，一个化学反应引起的熵的变化必定有吉布斯自由能的变化，以及参加反应的物质量的变化。非平衡态热力学给出了物质量的变化率和吉布斯自由能的变化与熵随时间变化的关系，所以就给出了物质量的变化率与吉布斯自由能变的关系，即化学反应的动力学方程。
冶金过程都是不可逆过程，如鼓风炉还原、转炉吹炼、溶液和熔盐的电解、溶剂萃取、离子交换、金属凝固等。而将非平衡态热力学理论应用于冶金过程和冶金体系的研究很少。线性热力学理论在冶金中有些应用，但未形成体系；非线性热力学在冶金中几乎没有研究。冶金体系中普遍存在传输过程，冶金过程的化学反应大多是非线性的。非平衡态热力学理论在自然科学的许多领域都得到了应用，在冶金领域也应该有其用武之地。经典热力学在冶金中的应用为冶金的发展作出了巨大贡献，建立了冶金理论体系，使冶金由技艺发展成科学技术。非平衡态热力学在冶金中的应用必将深化人们对冶金过程和冶金体系的认识，推动冶金理论和技术的发展。
自1981年，作者在东北大学和中南大学为研究生讲授“非平衡态热力学（不可逆过程热力学）”，同时开始了非平衡态热力学的研究工作，尤其是在国家自然科学基金委员会的资助下，承担了“均相、非均相冶金体系的非平衡态热力学”的研究课题，系统地开展了非平衡态冶金热力学的研究工作，将非平衡态热力学理论应用于冶金体系和冶金过程，建立了非平衡态冶金热力学的理论体系。本书就是在这些研究工作的基础上写成的，是这些研究工作的一些成果。
在本书完成之际，首先感谢我国著名的冶金学家赵天从教授、傅崇说教授和冀春霖教授，他们都是作者的老师，在他们的关心、鼓励、帮助和支持下，作者开展了非平衡态冶金热力学的研究工作，并完成本书的写作。还要感谢东北大学出版社原社长李玉兴教授和国家自然科学基金委员会工程一处原处长张玉清教授，本书的完成与他们的关心、支持、帮助和鼓励分不开。
感谢国家自然科学基金委员会的支持，使作者得以系统地开展非平衡态热力学及其应用方面的研究工作。感谢东北大学“985工程”为出版本书提供的部分资助。
书单推荐
