Als de zuiger wrijvingsloos en massaloos is, moet je, als je een krachtbalans op de zuiger uitvoert, ervoor zorgen dat de kracht per oppervlakte-eenheid die het gas uitoefent op de binnenkant van de zuiger altijd gelijk is aan de externe kracht per oppervlakte-eenheid die men op het buitenvlak van de zuiger uitoefent. Door de plotselinge drukval aan de buitenkant van de zuiger ondergaat het gas een onomkeerbare uitzetting. Tijdens een onomkeerbare expansie wordt de lokale druk in de cilinder ongelijkmatig, zodat de gemiddelde druk van het gas verschilt van de kracht per oppervlakte-eenheid op het zuigeroppervlak. Als gevolg hiervan kan de ideale gaswet (of een andere toestandsvergelijking) niet globaal worden toegepast op het gas in de cilinder. Bovendien zijn er tijdens een onomkeerbare expansie stroperige spanningen in het gas aanwezig die het mogelijk maken dat de kracht per oppervlakte-eenheid op het zuigeroppervlak naar de nieuwe lagere waarde daalt, terwijl die kracht moet worden aangepast aan de externe kracht op het buitenoppervlak. Dus het werk van het gas op de zuiger is gelijk aan de externe kracht per oppervlakte-eenheid maal de verandering in volume: $$ W = \ int {P_ {ext} dV} $$ Deze vergelijking is altijd sterk > tevreden, ongeacht of de uitbreiding omkeerbaar of onomkeerbaar is.

Overweeg een gedachte-experiment; stel je voor dat je je favoriete sport competitief tegen iemand speelt. Stel je voor dat je het spel verliest terwijl de tijd om is (somber scenario sorry). Het werk is wat je er daadwerkelijk in stopt om bij te praten. Als ze goed zijn, wordt het nog moeilijker om ze in te halen. Winnen is hoeveel beter u was met uw arbeidsethos dan die van hen. Er wordt gewerkt tegen de kracht van buitenaf. De externe kracht is de weerstand waartegen inspanning moet worden geleverd om deze te overwinnen. De externe kracht is de score van je tegenstander die je moet behalen. Dit bereiken is werk. De resulterende kracht of resulterende druk (intern minus extern) veroorzaakt slechts een versnelling en vertelt u hoeveel tijd het kost om een ​​bepaalde afstandsverandering te bereiken. Als uw interne druk veel groter is dan uw externe druk voor het evenwicht, hoe sneller het zal duren om de gewenste volumeverandering te bereiken vanwege een grotere versnelling. Het resultaat is hoeveel beter je bent dan je tegenstander en dit zal blijken uit het enorme verschil in de score (versnelling) na de wedstrijd. Als het systeem quasi-statisch is, is de interne druk maar oneindig groter dan de externe druk, wat betekent dat de resulterende oneindig klein is, wat betekent dat de versnelling erg klein is, wat betekent dat je maar een klein beetje beter was dan je tegenstander omdat de scoreline bijna gelijk was. Je werk is echter nog steeds hoeveel je in moest zetten om je tegenstander te matchen, daarom is het werk gebaseerd op de externe druk, net zoals het werken tegen wrijving is gebaseerd op de wrijvingskracht en het werken tegen een helling is gebaseerd op de weerstandskrachten van neiging, want dit is wat u moet overwinnen. Bij vrije expansie zet een gas uit zonder een tegengestelde externe druk. Zelfs als de oorspronkelijke interne gasdruk 2 of 10 atm was, is het werk nog steeds nul omdat er geen tegenkracht aanwezig is. Als je tegenstander niet komt opdagen, kun je het geen werk noemen. Werk is een maatstaf voor hoeveel hel iemand je geeft voordat je wint. Dus je gebruikt hun maat niet die van jou. Daarom gebruiken we externe druk. Resulterende kracht duidt niet op werk, het geeft aan hoe gemakkelijk of moeilijk je dat werk (of weerstand) hebt overwonnen, gemeten door een versnelling. In het ideale gasgedrag wordt een zuiger als massaloos beschouwd, daarom is de weerstand door traagheid van de zuiger nul. De enige weerstand is dus de externe druk en daar moet je dus tegen werken.

De afleiding van druk-volume-werk is als volgt, omgekeerd:

$ W = P \ Delta V $

$ P = F / A $

$ \ Delta V = A \ Delta d $

Die laatste twee in de eerste verdelen:

$ W = (F / A) (A \ Delta d) $

Of:

$ W = F \ Delta d $ wat de definitie van werk is.

Dus het werk dat wordt gedaan door het gas in de cilinder is inderdaad onafhankelijk van de buitendruk, het is een functie van de kracht die wordt uitgeoefend door het gas en de verplaatsing van de zuiger. Maar het werk dat aan de piston wordt gedaan, is anders. Het is de som van het werk van het gas binnenin en dat van het gas buiten. Het gas buiten oefent een kracht naar binnen uit terwijl de afstand die door de zuiger wordt bewogen naar buiten is gericht, zodat het werk negatief is in vergelijking met het positieve werk dat wordt gedaan door het gas in de cilinder. Dus hoe groter het verschil tussen binnen- en buitendruk, hoe groter het netto werk dat aan de zuiger wordt gedaan. Maar toch, het werk dat wordt gedaan door alleen het gas aan de binnenkant van de zuiger is een functie van de druk en de $ \ Delta V $.