Ett system som fungerar termodynamiskt har fri energi, vilket är den mängd arbete som kan utföras av detta termodynamiska system. Fri energi kan också anges som skillnaden mellan den inre energin och onyttig energi som inte kan användas för att utföra något arbete. Enligt termodynamikens första lag är fri energi den energi som är tillgänglig för att utföra alla slags arbeten.
Termodynamikens första lag säger att den totala energin i ett isolerat system är konstant, vilket innebär att energi varken kan skapas eller kan den förstöras, men den kan omvandlas från en form till en annan (dvs energin är alltid bevarad). Några av de olika måtten på fria energifunktioner är:
A = U – T x S
där:
A är Helmholtz fri energi
U är den inre energin i systemet
S är entropi
T är absolut temperatur
Gibbs fria energi – Enligt detta fria energisystem, vid konstant tryck och temperatur, kan den fria energin omvandlas till arbete. Detta system uttrycks med ekvationen:
G = H – T x S
där:
G är Gibbs energi
H är entalpi
S är entropi
T är absolut temperatur
