自由能是指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”。

生物是开放的系统，不断消耗能量、转化能量和摄入能量。一切物理及化学过程均趋向平衡，由有序状态趋向无序状态。一个系统一旦达到平衡，它内部的能量呈最大的无序状态。无序的能量称为熵，不再用于作功；用于作功的总能量成分即有用能，称为自由能。