लगभग किसी भी ऊष्मा इंजन की गतिविधि ऐसी थर्मोडायनामिक घटना पर आधारित होती है जैसे कि विस्तार या संपीड़न के दौरान गैस द्वारा किया गया कार्य। यहां यह याद रखने योग्य है कि भौतिकी में, कार्य को एक मात्रात्मक माप के रूप में समझा जाता है जो किसी पिंड पर एक निश्चित बल की क्रिया को दर्शाता है। इसके अनुसार किसी गैस का कार्य, जिसके लिए आवश्यक शर्त उसके आयतन में परिवर्तन है, दबाव के गुणनफल और आयतन में इस परिवर्तन से अधिक कुछ नहीं है।
किसी गैस के आयतन में परिवर्तन के साथ उसका कार्य समदाबीय और समतापीय दोनों हो सकता है। इसके अलावा, विस्तार प्रक्रिया स्वयं भी मनमानी हो सकती है। समदाब रेखीय प्रसार के दौरान एक गैस द्वारा किया गया कार्य निम्न सूत्र का उपयोग करके ज्ञात किया जा सकता है:
ए=पीΔवी, जिसमें p गैस के दबाव की मात्रात्मक विशेषता है, और ΔV प्रारंभिक और अंतिम मात्रा के बीच का अंतर है।
भौतिकी में मनमाने ढंग से गैस के विस्तार की प्रक्रिया को आमतौर पर अलग-अलग आइसोबैरिक और आइसोकोरिक प्रक्रियाओं के अनुक्रम के रूप में दर्शाया जाता है। उत्तरार्द्ध को इस तथ्य की विशेषता है कि गैस का काम, साथ ही इसके मात्रात्मक संकेतक, शून्य के बराबर है, क्योंकि पिस्टन सिलेंडर में नहीं चलता है। परऐसी परिस्थितियों में, यह पता चलता है कि एक मनमानी प्रक्रिया में गैस का कार्य उस बर्तन के आयतन में वृद्धि के प्रत्यक्ष अनुपात में बदल जाएगा जिसमें पिस्टन चलता है।
यदि हम विस्तार और संपीड़न के दौरान गैस द्वारा किए गए कार्य की तुलना करते हैं, तो यह ध्यान दिया जा सकता है कि विस्तार के दौरान, पिस्टन विस्थापन वेक्टर की दिशा इस गैस के दबाव बल के वेक्टर के साथ मेल खाती है, इसलिए, अदिश कलन में, गैस का कार्य धनात्मक होता है, और बाह्य बल ऋणात्मक होते हैं। जब गैस को संपीड़ित किया जाता है, तो बाहरी बलों के वेक्टर पहले से ही सिलेंडर की गति की सामान्य दिशा के साथ मेल खाते हैं, इसलिए उनका कार्य सकारात्मक होता है, और गैस का कार्य नकारात्मक होता है।
"गैस द्वारा किया गया कार्य" की अवधारणा पर विचार अधूरा होगा यदि हम रुद्धोष्म प्रक्रियाओं को भी नहीं छूते हैं। ऊष्मप्रवैगिकी में, ऐसी घटना को एक प्रक्रिया के रूप में समझा जाता है जब किसी बाहरी पिंड के साथ कोई ऊष्मा विनिमय नहीं होता है।
यह संभव है, उदाहरण के लिए, उस स्थिति में जब काम करने वाले पिस्टन के साथ एक बर्तन में अच्छा थर्मल इन्सुलेशन प्रदान किया जाता है। इसके अलावा, गैस के संपीड़न या विस्तार की प्रक्रियाओं को रुद्धोष्म के बराबर किया जा सकता है यदि गैस के आयतन में परिवर्तन का समय उस समय अंतराल से बहुत कम है जिसके लिए आसपास के निकायों और गैस के बीच थर्मल संतुलन होता है।
रोजमर्रा की जिंदगी में सबसे आम रुद्धोष्म प्रक्रिया को आंतरिक दहन इंजन में पिस्टन का काम माना जा सकता है। इस प्रक्रिया का सार इस प्रकार है: जैसा कि ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम से जाना जाता है, गैस की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तनमात्रात्मक रूप से बाहर से निर्देशित बलों के काम के बराबर होगा। यह कार्य अपनी दिशा में सकारात्मक है, और इसलिए गैस की आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि होगी, और इसका तापमान बढ़ेगा। ऐसी प्रारंभिक स्थितियों में यह स्पष्ट है कि रुद्धोष्म प्रसार के दौरान गैस का कार्य क्रमशः उसकी आंतरिक ऊर्जा में कमी के कारण होगा, इस प्रक्रिया में तापमान कम हो जाएगा।
