Работа газа по перемещению поршней

Газ оказывает давление на любую стенку сосуда. Если стенка подвижна (например, поршень на рис. 1), то сила давления Fсовершит работу A, переместив поршень на расстояние L. Если L невелико, то давление газа останется примерно постоянным. Тогда работа будет равна: A = F · L · cos= P · S · L, где S - площадь поршня,  - угол между направлением силы и перемещением поршня (= 0). Произведение S · L равно изменению объема газа V от начального V₁ до конечного V₂ значения, т.е. S · L =V = V₁- V₂. Тогда A = P · (V₂- V₁) = P · V. В изобарном процессе расширения газа P = const. Следовательно, при любом сколь угодно большом увеличении объема сила давления газа на поршень будет постоянной, и формула работы сохранит свой вид A = P · (V₂- V₁).

Как видно из рисунка 2, работа газа при изобарном расширении равна площади под графиком процесса в координатах P, V.
Если в процессе расширения давление газа изменяется, то для вычисления работы можно воспользоваться графическим методом (см. рис. 3). Пусть процесс расширения имеет вид, изображенный на рисунке. При любом малом изменении объема V работа равна площади малого прямоугольника (на рис. 3 он заштрихован). Полная работа равна сумме площадей всех малых прямоугольников и равна площади фигуры, ограниченной линией, представляющей собой график процесса.
При сжатии газа внешними силами перемещение поршня L противоположно силе давления газа F, тогда работа газа будет отрицательной величиной (V < 0). Работа внешней силы A' в данном случае будет положительной, а величина A' = - A.