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中药加热炮制包括蒸、煮、炖、炒（炒黄、炒焦、炒炭）、炙（醋炙、蜜炙、酒炙、姜汁炙）、煅（煅焠）、干燥、浸润（气相置换软化）等过程。通过热能或热能与辅料对药物的作用使其产生性状变化，达到炮制所需的目的，是中药炮制的重要内容，几乎涉及中药“性质”炮制的全部内容。常采用火力、火候来描述热能的强弱和热的程度。
中药炮制热力学就是研究药物受热炮制过程的基础原理及其规律，研究火力、火候、时间及其相互关系，火力与火候对药物作用的基础原理及其必然规律的科学。本节运用一般热力学的基本原理，研究中药炮制过程与特点，形成和发展具有中医药特点的中药炮制热力学理论，进一步认识和揭示中药炮制的科学内涵，研究解决中药炮制工程的实际问题。
中药受热炮制虽然形式多样，设备各不相同，过程差异大，有蒸、煮、炖、炒、炙、煅之分，有使用液体辅料或固体辅料，也有不使用辅料的；有些过程只要几分钟，有些过程需要几小时或十几小时；炮制温度从几十到几百摄氏度（如煅至红透），但都离不开热的作用。因此，中药受热炮制都可以看成是由热源、受热体组成的二元炮制热力系统。热源通过装载容器将热能传递给药物、辅料，使药物发生性状变化（图3-3-1）。
图3-3-1 中药受热炮制热力学模型
假设热源提供热能为 Q ，根据热力学第一定律（能量守恒定律），得到炮制热力系统能量守恒公式（3-1）：
式（3-1）中： W 为热源供给受热体的热能或设备输出的有效热能； W s 为各种损耗热能，包括系统自身温度升高所需的热能。
在实际应用中不可避免地存在各种热能损失，尤其是设备自身温度升高而增加的热能、向环境散发的热能、排放物带出的热能等。炮制热力系统需要关注的是热源供给受热体的热能 W 和药物吸收的热能 H ，并尽可能减少各种损耗的热能，提高药物吸收的热能。根据式（3-2）整理得到热源能够供给受热体的热能为：
式（3-2）中： η 为小于1的热效率系数，是与炮制设备的技术、质量水平有关的重要性能参数。
药物吸收热能的多少除了与热源供给药物的热能 W 有关外，还与热源与受热体的温差、药物的形态与质地、装载方式、辅料的使用、热源与装载容器、装载容器与药物的传热系数等有关。故：
式（3-3）中： H 为药物吸收的热能； β 为综合热传导系数。式（3-3）是用于计算药物吸收热能的基本表达式。
中药材是多组分物质的组合，中药受热炮制是一个较为复杂的物理化学过程。药物吸收的热能将转化为内能，一方面使其温度升高，同时散发部分热能至周围环境；另一方面伴随物质的蒸发、氧化、分解、聚合、炭化等物理和化学反应，使药物由一种状态变化到另一种不同于原始的状态。药物内能的变化不仅停留在分子级，还要深入分子内部。根据热力学第一定律，药物内能的表达式为：
式（3-4）中： H 0 为药物各组分的反应能，吸热反应取“+”号，放热反应取“-”号； H t 为药物温度升高增加的热能，吸热反应取“+”号，放热反应取“-”号。
由式（3-4）得知，中药受热炮制的药物内能等于药物的反应能与热能之和。在大多数情况下，药物吸收的热能转化为反应能和热能，表明炮制过程既有药物温度升高，又有药物的物质发生变化。若 H t =0，则 H = H 0 ，表明药物吸收的热能全部转化为药物的反应能，药物温度不变，炮制过程为等温反应过程。若 H 0 =0，则 H = H t ，表明药物吸收的热能全部转化为药物的热能，药物温度将升高，炮制过程中药物物质未进行任何反应，一旦热能释放，药物将恢复到原始状态。我们将这样的过程称为物理炮制过程，将物理炮制过程的最高温度称为该药物的惰性温度。
中药物受热炮制过程中的温度升高值可通过式（3-5）计算得到：
式（3-5）中：Δ t 为药物温度升高值； c 为药物的热熔。
式（3-4）显示，药物吸收的热能转化为药物的反应能和热能，而药物的热能 H t 是温度的函数，温度指示了药物受热炮制过程中“热”的程度和药物进行何种反应。传统意义上的火力通常是指火的大小、强弱，针对火的应用，火力又是指对受热物体的加热能力。根据热力学第二定律得知，热能传递始终是从高温物体向低温物体进行。温差推动了热能的传递，温差越大热能传递速度越快。火力的作用使药物温度升高，升温速度除了与火力的大小有关外，还与药物的摩尔质量、持续时间有关。
单位时间内作用于单位药物的热能，用 p 表示。
根据热能公式推导，得出火力密度的数学表达式：
式（3-6）中： p 为火力密度，单位为℃·min -1 ；d t 为受热体或药物的温度变化值，温度升高取正值，温度降低取负值，单位为℃；d s 为单位时间，单位为min。
式（3-6）给出了火力密度的另一种表达形式，即药物的温升速度。
指火的大小、强弱，是使药物温度变化的能力。它可以用药物的温升速度予以量化、测量、控制。
中药炮制火力通常用文火、中火、武火表达其大小、强弱，也就是说炮制火力已经包含了大小、强弱的概念，因此火力应该被理解为火力密度。火力密度将传统的火力概念与药物的温升速度建立了联系，对于在工程应用中对火力的量化、测量、控制具有实际意义。
火候是指炒药时锅的预热温度，炒制火力、时间以及药物形、色、气、味、质的变化。其包含了加热程度和药物性状的改变等多方面。
根据火力的定义，导出火候的计算公式：
火候是火力持续作用的结果，是药物在火力作用下达到的热的程度或温度。用手掌感知火候，用麦麸冒烟观察火候等经验测量锅壁热的程度的方法，是温度的一种测量方法。具有高火候的物体对低火候物体产生火力。
在中药受热炮制过程中，药物自环境温度开始升高，在药物惰性温度以下，药物将不发生任何反应。当药物温度高于惰性温度，药物中的不同物质将在不同温度条件下进行不同的反应。若 p ＜0，药物温度降低释放的热能转化为反应能，是降温反应过程，直至反应停止；若 p =0，药物吸收的热能全部转化为反应能，出现等温反应过程，直至反应趋于平衡或完全；若 p ＞0，药物吸收的热能一部分转化为反应能，另一部分转化为热能，药物温度不断升高，呈现升温反应过程。在升温反应过程中，随温度升高，药物物质将按反应能级由低向高进行。
由此可见，在中药受热炮制过程中，火候决定了药物进行反应的性质，即何种物质参加了反应，或在该温度下某种物质进行了什么样的反应；火力提供了药物进行反应所需要的热能，并为下一步反应建立了新的火候。
中药受热炮制的火力通常用文火、中火、武火3种强度表示，文火的下限可以定义为 p =0，文火的上限、中火与武火的范围应在进一步研究的基础上做出界定，用 p 值大小表示。
不同物质的反应温度及反应能是不同的。在炮制过程中，药物由一种状态变化到另一种不同于原始的状态，药物组成发生了变化，这种变化的结果表现为炮制要达到的药物状态（或性能、目的）。在药物的状态变化过程中，温度是指示剂，不同温度进行了不同的反应，提供的热能与热能作用时间决定了反应所进行的程度，温度与热能的协同作用使药物由一种状态变化到另一种状态（图3-3-2）。
图3-3-2 中药受热炮制过程与状态
图3-3-2中，纵坐标表示中药受热炮制的温度，横坐标表示炮制过程时间 t 和药物达到的状态 K 。凡是炮制温度低于药物惰性温度的炮制过程，炮制后的药物状态将回到起始状态，炮制温度高于药物惰性温度的炮制过程，炮制后的药物状态不同于其起始状态。
对于多组分药物的热力系统来说，当 p ＞0时，随温度的升高进行了不同药物组分的反应，而且反应可能是不完全的（取决于 p 的大小、该药物组分的数量与反应能、综合热传导系数等）。据此推断，多组分药物的受热反应可以分为3类。第一类：不参加反应，即反应前的物质A反应后仍然是物质A。第二类：进行了完全反应，即反应前的物质A变成了反应后的物质B，物质A不再存在。第三类：进行了不完全反应，即反应前的物质A的部分变成了物质B，反应后成为A+B的混合物。若反应前有 m 种物质，反应中有 n （ n ≤ m ）种物质参加了第一类和第二类反应，其余种物质参加了第三类反应，则反应后的药物组分可由式（3-8）表示：
式（3-8）中： M 为反应后的药物组分； m 为反应前的药物组分； n 为反应中参加第一类和第二类反应的组分总和。
式（3-8）显示了药物受热反应组分变化原理：药物经过受热炮制后其组分将发生变化，其中一部分完全变化成与原组分不同的物质，另一部分的部分变化成与原组分不同的物质，其余组分不发生变化；药物反应后的组分大于等于反应前的组分。
在中药受热炮制过程中，若药物吸收的热能小于药物组分进行反应所需的反应能，则该组分物质的反应是不完全的，该组分将变成两种组分，用表达式A→A+B表示。
中药受热炮制按照炮制程度，还可以分为“透”与“不透”的炮制，是炮制过程需要控制的重点内容。如“炒至适当程度出锅”“炒至微黄”“煅至红透”等，都需要对炮制过程进行不同的控制。从理论上分析，凡是“不透”的炮制过程，即 H ＜ H 0 ，药物吸收的热能不能满足药物组分进行反应所需的反应能，药物原组分的部分变成了新的组分。凡是“透”的炮制过程，即 H ≥ H 0 ，药物吸收的热能能够满足药物组分进行反应所需的反应能，药物原组分完全变成了新的组分。药物组分倍增定律部分揭示了中药受热炮制后药物的内部变化规律，也揭示了“透”与“不透”炮制过程的本质区别。
从中药受热炮制过程与状态变化得知，中药受热炮制过程的状态是火力、火候、时间的函数，在一定的火力、火候、时间范围内，火力与时间决定了火候，火候决定了药物组分进行反应的性质，药物组分反应的程度又取决于火力与时间。换而言之，不同的火候将有不同的药物组分进行反应，同一火候不同的火力或时间，药物组分反应的程度不同。即凡是“不透”的受热炮制过程，不同的炮制过程将得到不同的药物（状态）。要使药物达到同样的状态（有相同的组分），则炮制过程必须相同。