通俗讲解：热力学势能

热力势能（英语：Thermodynamic potential）是一个来表示系统热力学状态的标量函数。热力势能的概念由皮埃尔·迪昂于1886年提出。约西亚·吉布斯在他的论文中将其称为基础函数。热力势能其中一种主要的物理解释是内能U。它是守恒力系统之位形的能量（这就是为什么它是一个势能）。因此，热力势能的数值只有在一套被定义出来的参考系中才具有意义。所有的热力势能表示式可从U的表示式经勒让德变换导出。在热力学势能的表达式中，某些力，如重力，通常被忽略。它们被算作整个系统的宏观总能量，而非热力势能的一部分。例如：一个蒸汽机的工质在山顶比在山脚具有更高的重力势能，但是工质的重力势能算作蒸汽机的总能量而非系统的热力势能。

就像在力学中，势能被定义为做功的能力，热力势能也和系统做功或释放热的能力有关。不同的势能有不同的意义：

内能是做功的能力和放热的能力。

吉布斯能是做非机械功的能力。

焓是做非机械功的能力和放热的能力。

亥姆霍兹自由能是系统做机械功和非机械功的能力。

从这些解释中

可以看出ΔU是加到系统里的能量，

ΔF是对系统作的总功，

ΔG是对系统作的非机械功，

ΔH是对系统作的非机械功加上给系统的热。

热力势常用于在不同的条件下计算化学平衡的位置或者是测量反应物和产物的性质。化学反应的过程中通常有一些限制：如定压、定温、定熵或定体积；在不同的限制条件成立时，不同的热力势能表征热力系统相应的可用的总能量。

如同在力学中，系统会趋向较低的势能值并达成平衡。根据热力学第一与第二定律（最小能量原理），在不同的限制条件下，热力势能会达到一个不再变动的最小值。因此，热力势能可以用来估计在相应的条件下，热力平衡点的位置。例如：

当一个封闭系统的熵与“外部参数”（如：体积）保持恒定时，内能(U)会降低并在热力平衡点达到最小值。

当一个封闭系统的温度与外部参数保持恒定时，亥姆霍兹自由能(F)会降低并在热力平衡点达到最小值。

当一个封闭系统的压力与外部参数保持恒定时，焓(H)会降低并在热力平衡点达到最小值。

当一个封闭系统的温度、压力与外部参数保持恒定时，吉布斯能(G)会降低并在热力平衡点达到最小值。