自由能（Free Energy）是 在某一个热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外做功的部分。它衡量的是在一个特定的热力学过程中，系统可对外输出的“有用能量”。自由能可以分为亥姆霍兹自由能（Helmholtz Free Energy，记为F）和吉布斯自由能（Gibbs Free Energy，记为G）。
亥姆霍兹自由能（F）
定义：在恒定温度和体积条件下，系统能够执行工作的能量量度。
表示：F = U - TS，其中U是系统的内能，T是绝对温度，S是系统的熵。
吉布斯自由能（G）
定义：在恒定温度和压力条件下，系统能够执行工作的能量量度。
表示：G = H - TS，其中H是系统的焓（内能加上压力与体积的乘积），T是绝对温度，S是系统的熵。
应用：在生物学中，由于压力和体积的变化通常可以忽略不计，因此吉布斯自由能（G）常用于描述生物反应中可用的能量。
自由能在化学、物理和生物学等各个领域都有广泛应用，特别是在判断反应的自发性和稳定性方面具有重要意义。根据热力学第二定律，自由能变化（ΔG）在恒温恒压条件下永远小于或等于零，当且仅当系统达到平衡时等于零。
建议：
在实际应用中，选择亥姆霍兹自由能还是吉布斯自由能取决于具体的研究条件，如是否考虑压力和体积的变化。
在生物学中，吉布斯自由能（G）是更为常用的参数，因为它简化了计算并适用于大多数生物反应。