Aktiviteten hos nästan alla värmemotorer är baserad på ett sådant termodynamiskt fenomen som det arbete som en gas utför under expansion eller kompression. Här är det värt att komma ihåg att i fysiken förstås arbete som ett kvantitativt mått som kännetecknar verkan av en viss kraft på en kropp. I enlighet med detta är en gass arbete, vars nödvändiga villkor är en förändring av dess volym, inget annat än produkten av trycket och denna volymförändring.
En gass arbete med en förändring i dess volym kan vara både isobariskt och isotermiskt. Dessutom kan själva expansionsprocessen också vara godtycklig. Arbetet som utförs av en gas under isobarisk expansion kan hittas med följande formel:
A=pΔV, där p är en kvantitativ egenskap för gastrycket, och ΔV är skillnaden mellan den initiala och slutliga volymen.
Processen med godtycklig gasexpansion i fysiken representeras vanligtvis som en sekvens av separata isobariska och isokoriska processer. De senare kännetecknas av det faktum att gasens arbete, såväl som dess kvantitativa indikatorer, är lika med noll, eftersom kolven inte rör sig i cylindern. Påunder sådana förhållanden visar det sig att gasens arbete i en godtycklig process kommer att förändras i direkt proportion till ökningen av volymen på kärlet i vilket kolven rör sig.
Om vi jämför arbetet som utförs av en gas under expansion och kompression, så kan det noteras att under expansion sammanfaller riktningen för kolvförskjutningsvektorn med vektorn för tryckkraften för denna gas själv, därför, i skalär kalkyl är gasens arbete positivt och yttre krafter negativa. När gas komprimeras sammanfaller vektorn av yttre krafter redan med cylinderns allmänna rörelseriktning, så deras arbete är positivt och gasens arbete är negativt.
Övervägande av begreppet "arbete utfört av en gas" kommer att vara ofullständigt om vi inte också berör adiabatiska processer. Inom termodynamiken förstås ett sådant fenomen som en process när det inte sker någon värmeväxling med några yttre kroppar.
Detta är till exempel möjligt om ett kärl med arbetskolv är försett med god värmeisolering. Dessutom kan processerna för kompression eller expansion av en gas likställas med adiabatisk om tiden för förändring av gasens volym är mycket mindre än det tidsintervall under vilket termisk jämvikt uppstår mellan de omgivande kropparna och gasen.
Den vanligaste adiabatiska processen i vardagen kan betraktas som en kolvs arbete i en förbränningsmotor. Kärnan i denna process är följande: som är känt från termodynamikens första lag, förändringen i gasens inre energikommer att vara kvantitativt lika med krafternas arbete utifrån. Detta arbete är positivt i sin riktning, och därför kommer gasens inre energi att öka och dess temperatur kommer att stiga. Under sådana initiala förhållanden är det tydligt att under adiabatisk expansion kommer gasens arbete att inträffa på grund av en minskning av dess inre energi respektive, temperaturen i denna process kommer att minska.
