gdzie: – temperatura, – entropia, – ciśnienie, – objętość, – liczba cząsteczek typu . W układach w których liczba cząsteczek poszczególnych typów nie zmienia się parametr ten jest ignorowany.
Energia swobodna Helmholtza często jest oznaczana symbolem ale przez IUPAC preferowane jest używania (zobacz: Alberty, 2001).
Każdy z potencjałów jest tak zdefiniowany, by dla określonych ograniczeń miał określoną prostą interpretację fizyczną.
Określa się także potencjały w skali entropijnej, najważniejszymi z nich są: entropia, potencjał Massieu (odpowiednik energii swobodnej Helmholtza), potencjał Plancka (odpowiednik entalpii swobodnej/energii swobodnej Gibbsa).
Ponadto stosuje się tzw. (potencjał Landaua):
ze zmiennymi gdzie – potencjał chemiczny cząstek typu .