Aktivnost gotovo svakog toplinskog stroja temelji se na takvom termodinamičkom fenomenu kao što je rad plina tijekom ekspanzije ili kompresije. Ovdje je vrijedno zapamtiti da se u fizici rad shvaća kao kvantitativna mjera koja karakterizira djelovanje određene sile na tijelo. U skladu s tim, rad plina, za koji je nužan uvjet promjena njegovog volumena, nije ništa drugo do umnožak tlaka i ove promjene volumena.
Rad plina s promjenom njegovog volumena može biti i izobaričan i izotermičan. Osim toga, sam proces proširenja također može biti proizvoljan. Rad koji obavlja plin tijekom izobarnog širenja može se pronaći pomoću sljedeće formule:
A=pΔV, u kojem je p kvantitativna karakteristika tlaka plina, a ΔV je razlika između početnog i konačnog volumena.
Proces proizvoljnog širenja plina u fizici se obično predstavlja kao slijed odvojenih izobaričnih i izohoričkih procesa. Potonji karakterizira činjenica da je rad plina, kao i njegovi kvantitativni pokazatelji, jednak nuli, jer se klip ne pomiče u cilindru. Napod takvim uvjetima ispada da će se rad plina u proizvoljnom procesu promijeniti u izravnom razmjeru s povećanjem volumena posude u kojoj se klip kreće.
Usporedimo li rad plina tijekom ekspanzije i kompresije, tada se može primijetiti da se tijekom ekspanzije smjer vektora pomaka klipa poklapa s vektorom sile tlaka samog tog plina, dakle, u skalarnom računu rad plina je pozitivan, a vanjske sile negativne. Kada je plin komprimiran, vektor vanjskih sila već se poklapa s općim smjerom kretanja cilindra, pa je njihov rad pozitivan, a rad plina negativan.
Razmatranje koncepta "rad koji obavlja plin" bit će nepotpuno ako se ne dotaknemo i adijabatskih procesa. U termodinamici se takav fenomen shvaća kao proces kada nema izmjene topline s bilo kojim vanjskim tijelima.
To je moguće, na primjer, u slučaju kada je posuda s radnim klipom opremljena dobrom toplinskom izolacijom. Osim toga, procesi kompresije ili širenja plina mogu se izjednačiti s adijabatskim ako je vrijeme promjene volumena plina mnogo manje od vremenskog intervala za koji se javlja toplinska ravnoteža između okolnih tijela i plina.
Najčešći adijabatski proces u svakodnevnom životu može se smatrati radom klipa u motoru s unutarnjim izgaranjem. Suština ovog procesa je sljedeća: kao što je poznato iz prvog zakona termodinamike, promjena unutarnje energije plinabit će kvantitativno jednak radu sila usmjerenih izvana. Taj rad je pozitivan u svom smjeru i stoga će se unutarnja energija plina povećati, a temperatura će mu porasti. U takvim početnim uvjetima, jasno je da će tijekom adijabatskog širenja doći do rada plina zbog smanjenja njegove unutarnje energije, odnosno da će se temperatura u ovom procesu smanjiti.
