בתרמודינמיקה, קיימת הבחנה בין אנרגיה פנימית ואנרגיה חופשית הניתנת למימוש.
האנרגיה החופשית של הלמהולץ - זהו הפוטנציאל תרמודינמי המגדיר את הערך העליון של העבודה שניתן להפיק ממערכת תרמודינמית הנמצאת בטמפרטורה קבועה.
האנרגיה החופשית של הלמהולץ מוגדרת ע"י
F=U-TS
כאשר : U האנרגיה הפנימית, T הטמפרטורה ו S היא האנטרופיה.