熱力學自由能(英語:Thermodynamic free energy)是指一個熱力學系統的能量中可以用來對外做功的部分,是熱力學態函數。[1]自由能可以作為一個熱力學過程能否自發進行的判據。[2]
對限定條件不同的熱力學過程,熱力學自由能有不同表達形式。最常見的有吉布斯自由能G和亥姆霍茲自由能A(或F)。等溫等容過程用亥姆霍茲自由能 A = U - TS 作為自發性判據;等溫等壓過程用吉布斯自由能G = H - TS 作為判據,式中H為焓。[2]兩者間存在G = A + pV (p,壓強;V,體積)關係。[3]