W termodynamice energia swobodna Helmholtza jest potencjałem termodynamicznym, który mierzy użyteczną pracę możliwą do uzyskania z zamkniętego układu termodynamicznego przy stałej temperaturze i objętości (izotermiczna, izochoryczna). Ujemna wartość zmiany energii Helmholtza podczas procesu jest równa maksymalnej ilości pracy, jaką system może wykonać w procesie termodynamicznym, w którym objętość jest utrzymywana na stałym poziomie. Gdyby głośność nie była stała, część tej pracy byłaby wykonywana jako praca graniczna. To sprawia, że energia Helmholtza jest użyteczna dla systemów utrzymywanych przy stałej objętości.
Dla dowolnego układu zamkniętego utworzonego ze znanych ilości określonych związków chemicznych, stan równowagi jest całkowicie określony, gdy dowolne dwie zmienne niezależne są ustalone. Dwie zmienne niezależne podlegające specyfikacji mogą na ogół być intensywne lub rozległe. Jednak liczbę niezależnych zmiennych intensywnych określa reguła fazy. Zatem gdy F = 1, co najmniej jedna z dwóch zmiennych musi być ekstensywna, a gdy F = 0, obie muszą być ekstensywne.