De activiteit van bijna elke warmtemotor is gebaseerd op zo'n thermodynamisch fenomeen als de arbeid die een gas verricht tijdens expansie of compressie. Hier is het de moeite waard eraan te denken dat arbeid in de natuurkunde wordt begrepen als een kwantitatieve maat die de werking van een bepaalde kracht op een lichaam kenmerkt. In overeenstemming hiermee is de arbeid van een gas, waarvan de noodzakelijke voorwaarde een verandering in zijn volume is, niets meer dan het product van druk en deze verandering in volume.
De arbeid van een gas met een verandering in zijn volume kan zowel isobaar als isotherm zijn. Bovendien kan het expansieproces zelf ook willekeurig zijn. De arbeid die een gas verricht tijdens isobare expansie kan worden gevonden met behulp van de volgende formule:
A=pΔV, waarin p een kwantitatief kenmerk van gasdruk is, en ΔV het verschil is tussen het begin- en eindvolume.
Het proces van willekeurige gasexpansie in de natuurkunde wordt meestal weergegeven als een opeenvolging van afzonderlijke isobare en isochore processen. Deze laatste worden gekenmerkt door het feit dat het werk van het gas, evenals de kwantitatieve indicatoren, gelijk is aan nul, omdat de zuiger niet in de cilinder beweegt. Bijonder dergelijke omstandigheden blijkt dat het werk van het gas in een willekeurig proces zal veranderen in directe verhouding tot de toename van het volume van het vat waarin de zuiger beweegt.
Als we de arbeid van een gas tijdens expansie en compressie vergelijken, dan kan worden opgemerkt dat tijdens expansie de richting van de verplaatsingsvector van de zuiger samenv alt met de vector van de drukkracht van dit gas zelf. in scalaire calculus is het werk van het gas positief en zijn externe krachten negatief. Wanneer gas wordt gecomprimeerd, v alt de vector van externe krachten al samen met de algemene bewegingsrichting van de cilinder, dus hun werk is positief en het werk van het gas is negatief.
Overweging van het concept van "werk verricht door een gas" zal onvolledig zijn als we niet ook ingaan op adiabatische processen. In de thermodynamica wordt een dergelijk fenomeen begrepen als een proces waarbij er geen warmte-uitwisseling is met externe lichamen.
Dit is bijvoorbeeld mogelijk in het geval dat een vat met een werkende zuiger is voorzien van een goede thermische isolatie. Bovendien kunnen de processen van compressie of expansie van een gas worden gelijkgesteld aan adiabatisch als de tijd van verandering in het volume van het gas veel korter is dan het tijdsinterval waarin thermisch evenwicht optreedt tussen de omringende lichamen en het gas.
Het meest voorkomende adiabatische proces in het dagelijks leven kan worden beschouwd als het werk van een zuiger in een verbrandingsmotor. De essentie van dit proces is als volgt: zoals bekend is uit de eerste wet van de thermodynamica, verandert de interne energie van het gaskwantitatief gelijk zal zijn aan het werk van van buiten gerichte krachten. Dit werk is positief in zijn richting en daarom zal de interne energie van het gas toenemen en de temperatuur stijgen. Onder dergelijke beginomstandigheden is het duidelijk dat tijdens adiabatische expansie het werk van het gas zal plaatsvinden als gevolg van een afname van zijn interne energie, respectievelijk zal de temperatuur in dit proces afnemen.
