温度 Tₑₓ、圧力 pₑₓ の環境にある系の状態変化を考える。等温条件下では定義からが導かれる。また、熱力学第二法則からであるが、非膨張仕事がない等圧条件下では系が得た熱がエンタルピーの変化と等しいのでとなる。これらを合わせると、非膨張仕事がないときには、等温等圧条件からが得られる。等温等圧の条件下では、非膨張仕事がなければ自発変化はギブズエネルギーが減少する方向へ進む。また熱力学的平衡条件はギブズエネルギーが極小値をとることである。
エンタルピー H、熱力学温度 T、エントロピー S として、ギブズエネルギーはで定義される。あるいは、ヘルムホルツエネルギー F、 圧力 p、体積 V を用いてで定義されることもある。内部エネルギーを U とすると、エンタルピーの定義 H=U+pV、或いはヘルムホルツエネルギーの定義 F=U−TS よりが得られる。
ギブズ自由エネルギー（英語: Gibbs free energy）は、熱力学や電気化学などで用いられる、等温等圧条件下で非膨張の仕事として取り出し可能なエネルギーを表す示量性状態量である。非膨張の仕事の例としては電池反応による電気的な仕事があり、ギブズ自由エネルギーの減少量は等温等圧条件下で系から取り出し可能な電気エネルギーを表す。なお、IUPACではギブズエネルギー（Gibbs energy）という名称の使用を勧告している。通常は記号 G で表される。等温等圧条件下ではギブズ自由エネルギーは自発的に減少しようとする。即ち、Gの変化が負であれば化学反応は自発的に起こる。さらに、ギブズエネルギーが極小の一定値を取ることは系が平衡状態にあることに等しい。これは、ヘルムホルツの自由エネルギーに関する等温等積条件下ではヘルムホルツの自由エネルギーは自発的に減少しようとする。即ち、Fの変化が負であれば化学反応は自発的に起こる。さらに、ヘルムホルツの自由エネルギーが極小の一定値を取ることは系が平衡状態にあることに等しい。と対応している。
統計力学では、カノニカルアンサンブルと関係付けられる。分配関数 Z(β) を用いて、と表される。これはミクロとマクロをつなぐボルツマンの関係から導かれる。
温度 Tₑₓ の環境にある系が、ある平衡状態から別の平衡状態へ変化する過程を考える。熱力学第二法則により、系が外部から受け取る熱 Q には上限が存在する。この不等式とエネルギー保存則から、系が外部に為す仕事 W にも上限が存在する。等温条件下では変化の前後で系の温度は外界の温度と等しく T=Tₑₓ なので、ヘルムホルツエネルギーの定義からとなり、不等式が成り立つ。この場合の仕事 W は膨張仕事および非膨張仕事のすべてを含んでいる。すなわち、温度 Tₑₓ の環境にある系が状態 X₀ から X₁ へと変化する間に外部に為す仕事 W には上限 Wₘₐₓ が存在する。この Wₘₐₓ はヘルムホルツエネルギーを用いるとと表され、変化の前後でのヘルムホルツエネルギーの減少量が等温条件において取り出し可能な仕事量である。等温条件下で外部に一切の仕事を行わない場合、とくに、等温等積で非膨張仕事も行わない場合はとなり、自発変化はヘルムホルツエネルギーが減少する方向へ進む。また熱力学的平衡条件はヘルムホルツエネルギーが極小値をとることである。
ヘルムホルツの自由エネルギー（英語: Helmholtz free energy）は、等温条件の下で仕事として取り出し可能なエネルギーを表す示量性状態量である。なお、IUPACでは「自由」を付けずにヘルムホルツエネルギー（英語: Helmholtz energy）とすることが推奨されている。記号 F や A で表されることが多い。内部エネルギー U、熱力学温度 T、エントロピー S として、ヘルムホルツエネルギーはで定義される。
谷町線、堺筋線（阪急千里線）ともに島式ホーム1面2線を有する地下駅である。堺筋線・阪急千里線ホームはOsaka Metroと阪急の共同使用駅で、Osaka Metroが管轄している。当駅でOsaka Metroと阪急電鉄の乗務員が交代する。当駅を境に終点の北千里駅まで相互直通運転を行っており、同一ホームに発着する。また、一部の列車は淡路駅から京都本線に直通し高槻市駅まで（平日ダイヤの夕方ラッシュ時と土曜・日曜・祝日ダイヤの日中の時間帯は堺筋準急が京都河原町駅まで）運転されている。平日ダイヤでは堺筋線の約半分の列車が当駅始発・終着であり、北千里駅寄りの逆Y字形の引き上げ線を利用して折り返す。また、早朝・深夜は阪急線方面から当駅終着の列車が存在する。こちらの列車は天下茶屋駅寄りの片渡り線を利用して折り返す。2013年のダイヤ改正で北千里発天神橋筋六丁目行の使用車両が阪急車両からOsaka Metro車両に変更され、当駅到着後は柴島寄りの引き上げ線へ回送され、翌日5:12発天下茶屋行（淡路始発当駅どまりからの接続列車）となる。谷町線ホームは堺筋線より深い位置にある。両線のホームは北改札（谷町線ホーム東梅田駅寄り、堺筋線ホーム淡路駅寄り）付近の連絡通路でつながっている。その他、谷町線ホーム大日駅寄りには東改札、堺筋線ホーム天下茶屋駅寄りには南改札がある。東改札には阪急電鉄の券売機が設置されていないが、阪急線の乗車券での入出場は可能である。両ホームは比較的離れているため、乗り換えは南森町駅の方が比較的容易である。当駅は、堺筋本町管区駅に所属しており、駅長が配置され、当駅および扇町駅を管轄している。