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热力学自由能（英语：Thermodynamic free energy）是指一个热力学系统的能量中可以用来对外做功的部分，是热力学态函数。自由能可以作为一个热力学过程能否自发进行的判据。
对限定条件不同的热力学过程，热力学自由能有不同表达形式。最常见的有吉布斯自由能G和亥姆霍兹自由能A（或F）。等温等容过程用亥姆霍兹自由能A = U - TS作为自发性判据；等温等压过程用吉布斯自由能G = H - TS作为判据，式中H为焓。两者间存在G = A pV（p，压强；V，体积）关系。
