Szinte minden hőmotor működése olyan termodinamikai jelenségen alapul, mint a gáz által végzett munka az expanzió vagy kompresszió során. Itt érdemes megjegyezni, hogy a fizikában a munka egy olyan mennyiségi mérőszám, amely egy bizonyos erőnek a testre gyakorolt hatását jellemzi. Ennek megfelelően egy gáz munkája, amelynek szükséges feltétele a térfogatának változása, nem más, mint a nyomás és ennek a térfogatváltozásnak a szorzata.
Egy gáz térfogatváltozással járó munkája izobár és izoterm is lehet. Ezenkívül maga a bővítési folyamat is tetszőleges lehet. A gáz által az izobár tágulás során végzett munka a következő képlettel kereshető:
A=pΔV, melyben p a gáznyomás mennyiségi jellemzője, ΔV pedig a kezdeti és a végső térfogat különbsége.
Az önkényes gáztágulás folyamatát a fizikában általában különálló izobár és izokhorikus folyamatok sorozataként ábrázolják. Ez utóbbiakra jellemző, hogy a gáz munkája, valamint mennyiségi mutatói nullával egyenlőek, mivel a dugattyú nem mozog a hengerben. Nál nélilyen körülmények között kiderül, hogy a gáz munkája egy tetszőleges folyamatban egyenes arányban fog változni annak az edénynek a térfogatának növekedésével, amelyben a dugattyú mozog.
Ha összehasonlítjuk a gáz által a tágulás és a sűrítés során végzett munkát, akkor megjegyezhető, hogy az expanzió során a dugattyú elmozdulási vektorának iránya egybeesik magának a gáznak a nyomóerejének vektorával, ezért skalárszámításban a gáz munkája pozitív, a külső erők negatívak. A gáz összenyomásakor a külső erők vektora már egybeesik a henger általános mozgási irányával, így a munkájuk pozitív, a gázé pedig negatív.
A "gáz által végzett munka" fogalmának figyelembe vétele hiányos lesz, ha nem érintjük az adiabatikus folyamatokat is. A termodinamikában egy ilyen jelenség alatt azt a folyamatot értjük, amikor nincs hőcsere semmilyen külső testtel.
Ez lehetséges például abban az esetben, ha egy működő dugattyús edény jó hőszigeteléssel rendelkezik. Ezenkívül a gáz kompressziós vagy tágulási folyamata adiabatikusnak tekinthető, ha a gáz térfogatának változási ideje sokkal rövidebb, mint az az időintervallum, amely alatt a környező testek és a gáz között termikus egyensúly áll be.
A mindennapi életben a leggyakoribb adiabatikus folyamatnak tekinthető a belső égésű motor dugattyújának munkája. Ennek a folyamatnak a lényege a következő: a termodinamika első főtételéből ismeretes, hogy a gáz belső energiájának változásamennyiségileg egyenlő lesz a kívülről irányított erők munkájával. Ez a munka pozitív irányban, ezért a gáz belső energiája nő, hőmérséklete emelkedik. Ilyen kezdeti feltételek mellett nyilvánvaló, hogy az adiabatikus tágulás során a gáz munkája a belső energiája csökkenése miatt következik be, illetve a hőmérséklet ebben a folyamatban csökken.
