Energia swobodna w kontekście fizyki i termodynamiki odnosi się do energii dostępnej w systemie do wykonania użytecznej pracy. Jest również znana jako energia swobodna Gibbsa lub po prostu G. Energia swobodna uwzględnia zarówno entalpię (całkowitą zawartość ciepła w układzie), jak i entropię (stopień nieuporządkowania) układu, stanowiąc miarę spontaniczności procesu lub reakcja w stałych warunkach temperatury i ciśnienia. Ujemna zmiana energii swobodnej (ΔG < 0) wskazuje, że reakcja jest spontaniczna i może nastąpić bez dopływu energii z zewnątrz, natomiast dodatnia ΔG wskazuje na reakcję niespontaniczną, która wymaga doprowadzenia energii do przebiegu. Termin „darmowa energia” może czasami być błędnie rozumiany poza kontekstem naukowym. W dyskursie naukowym energia swobodna odnosi się konkretnie do potencjału termodynamicznego, który można wykorzystać do wykonania pracy, szczególnie w procesach fizycznych i chemicznych. Nie oznacza to, że energia jest bezpłatna lub dostępna bez żadnego wysiłku i wydatków. Żadna energia nie jest naprawdę darmowa w tym sensie, że jest bezkosztowa lub powszechnie dostępna i bez ograniczeń. W fizyce i inżynierii energia swobodna odnosi się do opisanej powyżej koncepcji termodynamicznej, która określa ilościowo energię dostępną do wykonania pracy w systemie. Wszystkie formy energii obejmują zasoby, czy to zasoby naturalne, pracę ludzką czy nakłady technologiczne, i zazwyczaj pociągają za sobą koszty lub mają wpływ na środowisko w związku z ich wydobyciem, przetwarzaniem i wykorzystaniem. W notatkach z biochemii energia swobodna często odnosi się do energii swobodnej Gibbsa (ΔG), która odgrywa kluczową rolę w reakcjach biochemicznych. ΔG pomaga określić, czy reakcje biochemiczne, takie jak procesy katalizowane enzymami lub szlaki metaboliczne, są energetycznie korzystne (spontaniczne), czy też wymagają dodatkowego wkładu energii, aby mogły przebiegać. Reakcje biochemiczne uwalniające energię (ΔG < 0) mogą napędzać procesy komórkowe, takie jak synteza ATP, podczas gdy reakcje z dodatnim ΔG wymagają doprowadzenia energii. Jednostka darmowej energii, ΔG, jest zwykle wyrażana w dżulach (J) w międzynarodowym układzie jednostek (SI). W kontekście biochemicznym, szczególnie w odniesieniu do reakcji enzymatycznych i szlaków metabolicznych, zmiany energii swobodnej (ΔG) są powszechnie podawane w kilodżulach na mol (kJ/mol), aby odzwierciedlić zmianę energii na mol reagentów lub produktów biorących udział w reakcji. Jednostka dżul reprezentuje ilość energii przekazanej lub zużytej podczas przyłożenia siły jednego niutona na odległość jednego metra, co stanowi znormalizowaną miarę zmian energii swobodnej w obliczeniach i analizach naukowych.