Stavová rovnice látky poskytuje dodatečné informace potřebné k výpočtu množství práce, kterou látka vykoná při přechodu z jednoho rovnovážného stavu do druhého po určité dráze. Stavová rovnice je vyjádřena jako funkční vztah spojující různé parametry potřebné k určení stavu systému. Základní pojmy platí pro všechny termodynamické soustavy, ale zde, aby byla diskuse konkrétní, bude uvažován jednoduchý plyn uvnitř válce s pohyblivým pístem. Stavová rovnice pak má podobu rovnice vztahující se k hodnotám P, V a T tak, že jsou-li zadány dvě z nich, je určena třetí. V mezích nízkých tlaků a vysokých teplot, kdy se molekuly plynu pohybují téměř nezávisle na sobě, se všechny plyny řídí stavovou rovnicí známou jako zákon ideálního plynu: V mezinárodní soustavě jednotek se energie měří v joulech, objem v metrech krychlových (m3), síla v newtonech (N) a tlak v pascalech (Pa), kde 1 Pa = 1 N/m2. Síla jednoho newtonu pohybující se ve vzdálenosti jednoho metru vykoná jeden joule práce. Oba součin PV a RT mají tedy rozměr práce (energie). P-V diagram by zobrazil stavovou rovnici v grafické podobě pro několik různých teplot.

Pro ilustraci závislosti vykonané práce na dráze uvažujme tři procesy spojující stejný počáteční a konečný stav. Teplota je pro oba stavy stejná, ale při přechodu ze stavu i do stavu f se plyn rozpíná z Vi na Vf (koná práci) a tlak klesá z Pi na Pf. Podle definice integrálu v rovnici (22) je vykonaná práce plochou pod křivkou (nebo přímkou) pro každý ze tří procesů. Pro procesy I a III jsou plochy obdélníky, takže vykonaná práce je WI = Pi(Vf – Vi) (23) a WIII = Pf(Vf – Vi), (24). Proces II je složitější, protože P se mění plynule se změnou V. T však zůstává konstantní, a tak lze pomocí stavové rovnice dosadit P = nRT/V do rovnice (22) a získat (25) nebo, protože PiVi = nRT = PfVf (26) pro (ideální plyn) izotermický proces, (27)

WII je tedy práce vykonaná při vratné izotermické expanzi ideálního plynu. Velikost práce je v každém ze tří případů zřetelně odlišná. U cyklického procesu se čistá vykonaná práce rovná ploše uzavřené celým cyklem.