L'activitat de gairebé qualsevol motor tèrmic es basa en un fenomen termodinàmic com el treball realitzat per un gas durant l'expansió o la compressió. Aquí val la pena recordar que en física, el treball s'entén com una mesura quantitativa que caracteritza l'acció d'una determinada força sobre un cos. D'acord amb això, el treball d'un gas, la condició necessària per al qual és un canvi en el seu volum, no és més que el producte de la pressió i aquest canvi de volum.
El treball d'un gas amb un canvi en el seu volum pot ser tant isobàric com isotèrmic. A més, el propi procés d'expansió també pot ser arbitrari. El treball realitzat per un gas durant l'expansió isobàrica es pot trobar mitjançant la fórmula següent:
A=pΔV, en què p és una característica quantitativa de la pressió del gas i ΔV és la diferència entre el volum inicial i el final.
El procés d'expansió arbitrari del gas en física es representa normalment com una seqüència de processos isobàrics i isocòrics separats. Aquests últims es caracteritzen pel fet que el treball del gas, així com els seus indicadors quantitatius, és igual a zero, perquè el pistó no es mou al cilindre. A lesen aquestes condicions, resulta que el treball del gas en un procés arbitrari canviarà en proporció directa a l'augment del volum del recipient en el qual es mou el pistó.
Si comparem el treball realitzat per un gas durant l'expansió i la compressió, llavors es pot observar que durant l'expansió, la direcció del vector de desplaçament del pistó coincideix amb el vector de la força de pressió d'aquest gas, per tant, en el càlcul escalar, el treball del gas és positiu i les forces externes són negatives. Quan el gas es comprimeix, el vector de les forces externes ja coincideix amb la direcció general del moviment del cilindre, de manera que el seu treball és positiu i el treball del gas és negatiu.
La consideració del concepte de "treball realitzat per un gas" serà incompleta si no toquem també els processos adiabàtics. En termodinàmica, aquest fenomen s'entén com un procés quan no hi ha intercanvi de calor amb cap cos extern.
Això és possible, per exemple, en el cas que un vaixell amb un pistó de treball tingui un bon aïllament tèrmic. A més, els processos de compressió o expansió d'un gas es poden equiparar a adiabàtics si el temps de canvi en el volum del gas és molt inferior a l'interval de temps durant el qual es produeix l'equilibri tèrmic entre els cossos circumdants i el gas.
El procés adiabàtic més comú a la vida quotidiana es pot considerar el treball d'un pistó en un motor de combustió interna. L'essència d'aquest procés és la següent: com es coneix per la primera llei de la termodinàmica, el canvi en l'energia interna del gasserà quantitativament igual al treball de les forces dirigides des de l'exterior. Aquest treball és positiu en la seva direcció i, per tant, augmentarà l'energia interna del gas i augmentarà la seva temperatura. En aquestes condicions inicials, és evident que durant l'expansió adiabàtica, el treball del gas es produirà a causa d'una disminució de la seva energia interna, respectivament, la temperatura en aquest procés disminuirà.
