Aktivitas hampir semua mesin kalor didasarkan pada fenomena termodinamika seperti kerja yang dilakukan oleh gas selama ekspansi atau kompresi. Di sini perlu diingat bahwa dalam fisika, kerja dipahami sebagai ukuran kuantitatif yang mencirikan aksi gaya tertentu pada suatu benda. Sesuai dengan ini, kerja gas, kondisi yang diperlukan untuk itu adalah perubahan volumenya, tidak lebih dari produk tekanan dan perubahan volume ini.
Kerja gas dengan perubahan volumenya bisa isobarik dan isotermal. Selain itu, proses ekspansi itu sendiri juga bisa sewenang-wenang. Usaha yang dilakukan oleh gas selama pemuaian isobarik dapat dicari dengan menggunakan rumus berikut:
A=pΔV, di mana p adalah karakteristik kuantitatif dari tekanan gas, dan V adalah perbedaan antara volume awal dan akhir.
Proses ekspansi gas sewenang-wenang dalam fisika biasanya direpresentasikan sebagai urutan proses isobarik dan isokhorik yang terpisah. Yang terakhir dicirikan oleh fakta bahwa kerja gas, serta indikator kuantitatifnya, sama dengan nol, karena piston tidak bergerak di dalam silinder. Padadalam kondisi seperti itu, ternyata kerja gas dalam proses sewenang-wenang akan berubah berbanding lurus dengan peningkatan volume bejana tempat piston bergerak.
Jika kita membandingkan kerja yang dilakukan oleh gas selama ekspansi dan kompresi, maka dapat dicatat bahwa selama ekspansi, arah vektor perpindahan piston bertepatan dengan vektor gaya tekanan gas itu sendiri, oleh karena itu, dalam kalkulus skalar, kerja gas positif, dan gaya eksternal negatif. Ketika gas dimampatkan, vektor gaya luar sudah berhimpitan dengan arah umum pergerakan silinder, sehingga kerja mereka positif, dan kerja gas negatif.
Pertimbangan konsep "kerja yang dilakukan oleh gas" tidak akan lengkap jika kita tidak menyentuh proses adiabatik juga. Dalam termodinamika, fenomena seperti itu dipahami sebagai proses ketika tidak ada pertukaran panas dengan benda luar.
Hal ini dimungkinkan, misalnya, dalam kasus ketika bejana dengan piston yang berfungsi dilengkapi dengan insulasi termal yang baik. Selain itu, proses kompresi atau ekspansi gas dapat disamakan dengan adiabatik jika waktu perubahan volume gas jauh lebih kecil daripada interval waktu keseimbangan termal terjadi antara benda di sekitarnya dan gas.
Proses adiabatik yang paling umum dalam kehidupan sehari-hari dapat dianggap sebagai kerja piston dalam mesin pembakaran internal. Inti dari proses ini adalah sebagai berikut: seperti yang diketahui dari hukum pertama termodinamika, perubahan energi internal gassecara kuantitatif akan sama dengan kerja gaya-gaya yang diarahkan dari luar. Pekerjaan ini positif dalam arahnya, dan oleh karena itu energi internal gas akan meningkat, dan suhunya akan naik. Dalam kondisi awal seperti itu, jelas bahwa selama ekspansi adiabatik, kerja gas akan terjadi karena penurunan energi internal, masing-masing, suhu dalam proses ini akan berkurang.
