In de thermodynamica is de Helmholtz-vrije energie een thermodynamisch potentieel dat het nuttige werk meet dat kan worden verkregen uit een gesloten thermodynamisch systeem bij een constante temperatuur en constant volume (isotherm, isochoor). Het negatief van de verandering in de Helmholtz-energie tijdens een proces is gelijk aan de maximale hoeveelheid werk die het systeem kan verrichten in een thermodynamisch proces waarin het volume constant wordt gehouden. Als het volume niet constant zou worden gehouden, zou een deel van dit werk als grenswerk worden uitgevoerd. Dit maakt de Helmholtz-energie nuttig voor systemen die op constant volume worden gehouden.