把熱力學第一定律中的功分解成體積功W體(即由于體系體積變化而引起的功)和非體積功W′(除體積功以外的其它所有的功,如電功等)。對于一般的化學反應,不存在非體積功(W′)。這時:
ΔU=Q-W體
W體=p外(V2-V1)=p外ΔV
式中p外——恒定外壓,kPa;
ΔV——體系體積變化,L;
W體——體系反抗外壓所做的功,J(1 kPa·L=1 J)。
對于恒壓化學反應(一般在敞口容器中進行的反應可看成是恒壓反應)來說,反應開始的壓力等于終了的壓力且等于外壓(p始=p終=p外=p),則
W體=pΔV
對于有氣體參加的恒溫(T始=T終=T)恒壓化學反應來說,若忽略反應中液體和固體體積的變化,并把氣體看成是理想氣體,則
W體≈p[V產(chǎn)(g)- V反(g)]
=[n產(chǎn)(g)- n反(g)]RT
W體=ΔngRT
式中Δng——反應式中氣體物質(zhì)計量系數(shù)的變化;
R——氣體常數(shù)(R=8.314 J·mol-1·K-1);
T——絕對溫度,K;
W體——體積功,J·mol-1。