Термодинами́ческие потенциа́лы — внутренняя энергия ${\displaystyle U}$, рассматриваемая как функция энтропии ${\displaystyle S}$ и обобщённых координат ${\displaystyle x_{1},x_{2},...}$ (объёма системы, площади поверхности раздела фаз, длины упругого стержня или пружины, поляризации диэлектрика, намагниченности магнетика, масс компонентов системы и др.), и термодинамические характеристические функции, получаемые посредством применения преобразования Лежандра к внутренней энергии

${\displaystyle U=U(S,x_{1},x_{2},...)}$.

Цель введения термодинамических потенциалов — использование такого набора естественных независимых переменных, описывающих состояние термодинамической системы, который наиболее удобен в конкретной ситуации, с сохранением тех преимуществ, которые даёт применение характеристических функций с размерностью энергии. В частности, убыль термодинамических потенциалов в равновесных процессах, протекающих при постоянстве значений соответствующих естественных переменных, равна полезной внешней работе.

Термодинамические потенциалы были введены У. Гиббсом, говорившим о «фундаментальных уравнениях (fundamental equations)»; термин термодинамический потенциал принадлежит Пьеру Дюгему.

Выделяют следующие термодинамические потенциалы:

• внутренняя энергия (изохорно-изоэнтропийный потенциал)
• энтальпия (изобарно-изоэнтропийный потенциал)
• свободная энергия Гельмгольца (изохорно-изотермический потенциал)
• потенциал Гиббса (изобарно-изотермический потенциал)
• большой термодинамический потенциал