Činnosť takmer každého tepelného motora je založená na takom termodynamickom jave, akým je práca plynu počas expanzie alebo kompresie. Tu je vhodné pripomenúť, že vo fyzike sa práca chápe ako kvantitatívna miera, ktorá charakterizuje pôsobenie určitej sily na teleso. V súlade s tým práca plynu, ktorej nevyhnutnou podmienkou je zmena jeho objemu, nie je nič iné ako súčin tlaku a tejto zmeny objemu.
Práca plynu so zmenou jeho objemu môže byť izobarická aj izotermická. Okrem toho môže byť aj samotný proces rozširovania ľubovoľný. Prácu vykonanú plynom počas izobarickej expanzie možno nájsť pomocou nasledujúceho vzorca:
A=pΔV, kde p je kvantitatívna charakteristika tlaku plynu a ΔV je rozdiel medzi počiatočným a konečným objemom.
Proces ľubovoľnej expanzie plynu vo fyzike je zvyčajne reprezentovaný ako sled oddelených izobarických a izochorických procesov. Tieto sa vyznačujú tým, že práca plynu, ako aj jeho kvantitatívne ukazovatele, sa rovnajú nule, pretože piest sa vo valci nepohybuje. oza takýchto podmienok sa ukazuje, že práca plynu v ľubovoľnom procese sa bude meniť priamo úmerne s nárastom objemu nádoby, v ktorej sa pohybuje piest.
Ak porovnáme prácu vykonanú plynom počas expanzie a kompresie, potom je možné poznamenať, že počas expanzie sa smer vektora posunu piesta zhoduje s vektorom tlakovej sily samotného tohto plynu, preto, v skalárnom počte je práca plynu kladná a vonkajšie sily záporné. Keď je plyn stlačený, vektor vonkajších síl sa už zhoduje so všeobecným smerom pohybu valca, takže ich práca je kladná a práca plynu záporná.
Úvaha o koncepte „práca vykonaná plynom“bude neúplná, ak sa nedotkneme aj adiabatických procesov. V termodynamike sa pod takýmto javom rozumie proces, keď nedochádza k výmene tepla so žiadnymi vonkajšími telesami.
To je možné napríklad v prípade, keď je nádoba s pracovným piestom vybavená dobrou tepelnou izoláciou. Okrem toho, procesy kompresie alebo expanzie plynu možno prirovnať k adiabatickým, ak je čas zmeny objemu plynu oveľa kratší ako časový interval, počas ktorého dochádza k tepelnej rovnováhe medzi okolitými telesami a plynom.
Za najbežnejší adiabatický proces v každodennom živote možno považovať prácu piestu v spaľovacom motore. Podstata tohto procesu je nasledovná: ako je známe z prvého zákona termodynamiky, zmena vnútornej energie plynusa bude kvantitatívne rovnať práci síl smerovaných zvonku. Táto práca je vo svojom smere pozitívna, a preto sa vnútorná energia plynu zvýši a jeho teplota sa zvýši. Za takýchto počiatočných podmienok je zrejmé, že pri adiabatickej expanzii dôjde k práci plynu v dôsledku poklesu jeho vnútornej energie, respektíve k zníženiu teploty v tomto procese.
