Почти всяка топлиннамашина се крие в такъв термодинамичен феномен като работата, извършена от газа по време на разширяване или свиване. Тук си струва да си припомним, че във физиката работата се разбира като количествена мярка, която характеризира действието на определена сила върху тялото. В съответствие с това работата на газ, необходимо условие за постигането на която е промяна в неговия обем, не е нищо повече от произведение на налягането от тази промяна в обема.
Работата на газа, когато обемът му се промени, може да се износвакакто изобарен, така и изотермичен. Освен това самият процес на разширяване може да бъде произволен. Работата на газ, която възниква по време на изобарно разширение, може да бъде намерена по следната формула:
A = pΔV,
в която p е количествена характеристика на налягането на газа, а ΔV е разликата между началния и крайния обем.
Процесът на произволно разширяване на газа във физикатаобикновено се представя като последователност от отделни изобарни и изохорни процеси. Последните се характеризират с факта, че работата на газа, както и неговите количествени показатели, е равна на нула, тъй като движението на буталото в цилиндъра не се случва. При такива условия се оказва, че работата на газа в произволен процес ще се промени право пропорционално на увеличаването на обема на съда, в който се движи буталото.
Ако сравним работата, извършена с газ вразширяване и свиване, може да се отбележи, че по време на разширението посоката на вектора на изместване на буталото съвпада с вектора на силата на налягане на самия този газ, следователно в скаларно изражение работата на газа е положителна, а външните сили са отрицателни. Когато газът се компресира, векторът на външните сили съвпада с общата посока на движение на цилиндъра, така че работата им е положителна, а работата на газа - отрицателна.
Разглеждане на концепцията за "работа, извършена с газ"ще бъде непълна, ако адиабатните процеси също не са засегнати. В термодинамиката подобно явление се разбира като процес, когато няма топлообмен с никакви външни тела.
Най-често в ежедневиетоработата на бутало в двигател с вътрешно горене може да се счита за адиабатен процес. Същността на този процес е следната: както е известно от първия закон на термодинамиката, промяната във вътрешната енергия на даден газ ще бъде количествено равна на работата на силите, насочени отвън. Тази работа е положителна в своята посока, следователно вътрешната енергия на газа ще се увеличи и температурата му ще се повиши. При такива първоначални условия е ясно, че по време на адиабатното разширение работата на газа ще се случи поради намаляване на вътрешната му енергия; съответно температурата в този процес ще намалее.
