把熱力學(xué)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(duì)于一般的化學(xué)反應(yīng),不存在非體積功(W′)。這時(shí):
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(duì)于恒壓化學(xué)反應(yīng)(一般在敞口容器中進(jìn)行的反應(yīng)可看成是恒壓反應(yīng))來(lái)說(shuō),反應(yīng)開(kāi)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(duì)于有氣體參加的恒溫(T始=T終=T)恒壓化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō),若忽略反應(yīng)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(yīng)式中氣體物質(zhì)計(jì)量系數(shù)的變化;
R——氣體常數(shù)(R=8.314 J·mol-1·K-1);
T——絕對(duì)溫度,K;
W體——體積功,J·mol-1。