El trabajo resulta de la acción de una fuerza que provoca un desplazamiento de una/s partícula/s u objeto/s. La forma de expresar el resultado del trabajo realizado por la suma de todas las fuerzas ejercidas por la ingente cantidad de partículas que componen un gas durante un cambio de estado del mismo, ya sea por un proceso de compresión o de expansión del recipiente cerrado que las contiene ,debe basarse en la presión. La presión es la variable macroscópica que da cuenta de la fuerza resultante media de todas las partículas por unidad de superficie.
Resulta práctico abordar el estudio de expansión de un gas en el caso de que éste esté contenido en un cilindro cerrado con un émbolo móvil en su parte superior. Pero además eso resulta también realista, ya que es una situación que se produce en muchos sistemas modernos como en los cilindros del motor de un automóvil.
En este caso la fuerza que actúa sobre el émbolo será igual a la presión ejercida sobre el mismo por su propia superficie. Y teniendo en cuenta que el desplazamiento diferencial que se pueda producir dl como resultado de esa fuerza en un tiempo igualmente diferencial (infinitamente pequeño) multiplicado por la superficie nos da precisamente un elemento de volumen, el trabajo realizado por un gas puede ser expresado cómo:
Si durante el proceso de expansión la presión se mantiene constante:
Por contra, si el proceso de expansión se produce a temperatura constante y el gas se comporta como un gas ideal:
En este último caso, la integral solamente se podrá realizar cuando todo el proceso de expansión sea reversible. Ésto solamente sucede cuando durante todo el desplazamiento del émbolo los puntos de presión y volumen caen continuamente sobre la curva PV que se corresponde con la Ley de Boyle-Mariotte.
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