在化學熱力學中用以判斷物理或化學變化方向的體系的熱力學函數。有亥姆霍茲自由能A和吉佈斯自由能G兩種形式，定義分別為：
A＝ U－ TS G＝ U＋ pV－ TS＝ H－ TS式中U、H、S分別是體系的內能、焓和熵，T、p、V分別是體系的熱力學溫度、壓力和體積。A和G都具有能量的量綱，其量值都隻取決於體系的狀態，而與系統的歷史無關。它們都是廣度量，其值與體系所含物質的量有關。自由能的改變值ΔA和ΔG可以用來判斷體系在特定條件下自發變化的方向。在等溫、等容且不做非體積功的條件下，封閉體系中的自發過程向著體系A減小的方向進行；而在等溫、等壓且不做非體積功的條件下，封閉體系中的自發過程向著體系G減小的方向進行。