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  大位能一般記作formula_1或formula_2,其定義為 formula_4是內能,formula_5是系統的溫度,formula_6是熵,formula_7是化學位能,formula_8是系統中的粒子數。  大位能的改變數為 這裡formula_10為壓強,formula_11為體積。該等式推導過程中用到了熱力學基本關係。  當系統達到熱力學平衡,formula_2有最小值。這一點可由等溫定容、化學位能恆定的條件下formula_13自然得出。

  一些文獻中會提到朗道自由能或朗道勢能:  formula_14  這以俄羅斯物理學家列夫·朗道命名。視系統具體的定義,它可能是大位能的同義詞。對於均相系統,一般有formula_15。

  對於一標度伸縮不變的體系(即由formula_16個全同子系統formula_11組合而成的大系統formula_18)而言,當我們試圖擴大此係統的體積而保持系統狀態均一穩定時,必然有新的粒子和更多能量從粒子源湧入該系統。在這過程中,壓強作為強度性質,將不隨體積的變化而改變:  formula_19  同時粒子數和其它的廣延性質(內能、焓、熵等性質)將與系統的體積成正比:  formula_20  由此容易得到  formula_21  以及  formula_22  對於巨熱力學勢的一種直觀的理解方式是,它等於我們在將系統“擠壓”到體積為零的過程中所能獲得的能量(注意,在此過程中,系統會將其全部粒子重新釋放入粒子源中)。巨熱力學勢是個負值,這是因為進行這種“擠壓”實際上需要外界對系統做功。  不過,以上推導過程中用到的這種標度不變性在多數實際系統中並不存在。例如,對於單個分子甚或一塊金屬中所有電子所組成的系統,增加其體積並不改變其中的電子數目。一般而言,對於體積過小的系統,或各部分之間存在長程相互作用(所謂長程是指,作用發生的尺度不亞於熱力學極限的尺度)的系統,formula_23。

  對於理想氣體,  這裡formula_25是巨配分函式,formula_26是波爾茲曼常數,formula_27是粒子1的配分函式且formula_28等於formula_29。式中formula_30的是玻爾茲曼因子。
大位能,也稱作朗道自由能,是統計力學中使用的一個量,特別是在開放系統的不可逆過程裡使用。在統計力學中,它作為巨正則系綜的特性函式出現。