系統屬性注意：共軛變量以斜體顯示

材料特性

• 屬性數據庫

可壓縮性 β = ? {\displaystyle \beta =-}
熱膨脹 α = {\displaystyle \alpha =}

方程式

• 卡諾定理
• 克勞修斯定理
• 基本關系
• 理想氣體定律

• 麥克斯韋關系
• Onsager 互惠關系
• 布里奇曼方程
• 熱力學方程表

熱力學自由能是一個在工程和科學中化學或熱過程的熱力學中有用的概念。 自由能的變化是熱力學系統在恒溫過程中所能做的xxx功，其符號表示該過程在熱力學上是有利的還是禁止的。 由于自由能通常包含勢能，因此它不是xxx的，而是取決于零點的選擇。 因此，只有相對自由能值或自由能的變化才具有物理意義。

自由能與內能、焓和熵一樣，是一種熱力學狀態函數。

自由能是任何xxx定律能量中可用于在恒溫下進行熱力學功的部分，即由熱能介導的功。 在這樣的工作過程中，自由能會受到不可逆轉的損失。 由于xxx定律能量總是守恒的，顯然自由能是一種消耗性的第二定律能量。 可以根據系統標準制定幾個自由能函數。 自由能函數是內能的勒讓德變換。

吉布斯自由能由 G = H ? TS 給出，其中 H 是焓，T 是xxx溫度，S 是熵。 H = U + pV，其中 U 是內能，p 是壓力，V 是體積。 G 對于涉及恒定壓力 p 和溫度 T 的系統的過程最有用，因為除了包含僅由于熱量引起的任何熵變化之外，G 的變化還排除了為產生的額外分子騰出空間所需的 p>dV 功 通過各種過程。 因此，在恒定溫度和壓力下，吉布斯自由能變化等于與系統膨脹或壓縮無關的功。 （因此它適用于溶液相化學家，包括生物化學家。）

相比之下，歷史上更早的亥姆霍茲自由能定義為 A = U ? TS。 它的變化等于在恒定 T 下對系統所做的或可從中獲得的可逆功的量。因此，它的名稱工作內容，以及來自 Arbeit 的名稱 A，Arbeit 是工作的德語單詞。 由于它沒有涉及做功的任何量（例如 p 和 V），亥姆霍茲函數是完全通用的：它的減少是系統在恒定溫度下可以完成的xxx工作量，并且它可以增加 大部分取決于在等溫系統上完成的工作量。

亥姆霍茲自由能具有特殊的理論重要性，因為它與統計力學中正則系綜的配分函數的對數成正比。 （因此它適用于物理學家；以及氣相化學家和工程師，他們不想忽視 p>dV 的工作。）

從歷史上看，術語“自由能”已用于任何數量。 在物理學中，自由能通常是指亥姆霍茲自由能，用 A（或 F）表示，而在化學中，自由能通常是指吉布斯自由能。 兩種自由能的值通常非常相似，并且預期的自由能函數通常隱含在手稿和演示文稿中。

能量的基本定義是衡量一個物體（在熱力學中，系統）的能力。