Aineen tilayhtälö antaa lisätietoa, jota tarvitaan, jotta voidaan laskea työn määrä, jonka aine tekee siirtyessään tasapainotilasta toiseen tiettyä polkua pitkin. Tilayhtälö ilmaistaan funktionaalisena suhteena, joka yhdistää systeemin tilan määrittämiseen tarvittavat eri parametrit. Peruskäsitteitä sovelletaan kaikkiin termodynaamisiin järjestelmiin, mutta keskustelun tarkentamiseksi tarkastellaan tässä yksinkertaista kaasua sylinterissä, jossa on liikkuva mäntä. Tällöin olotilayhtälö muodostuu yhtälöstä, joka yhdistää P:n, V:n ja T:n siten, että jos mikä tahansa kahdesta määritetään, kolmas määritetään. Pienissä paineissa ja korkeissa lämpötiloissa, joissa kaasun molekyylit liikkuvat lähes toisistaan riippumatta, kaikki kaasut noudattavat ideaalikaasulakina tunnettua tilanyhtälöä: Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä energia mitataan jouleina, tilavuus kuutiometreinä (m3 ), voima newtoneina (N) ja paine pascaleina (Pa), jossa 1 Pa = 1 N/m2. Yhden newtonin voima, joka liikkuu yhden metrin matkalla, tekee yhden joulen verran työtä. Molemmilla tuotteilla PV ja RT on siis työn (energian) ulottuvuus. P-V-diagrammi näyttäisi graafisessa muodossa olotilayhtälön useille eri lämpötiloille.

Tehdyn työn polkuriippuvuuden havainnollistamiseksi tarkastellaan kolmea prosessia, jotka yhdistävät samat alku- ja lopputilat. Lämpötila on sama molemmissa tiloissa, mutta siirryttäessä tilasta i tilaan f kaasu laajenee tilasta Vi tilaan Vf (tekee työtä) ja paine laskee tilasta Pi tilaan Pf. Yhtälössä (22) olevan integraalin määritelmän mukaan tehty työ on käyrän (tai suoran) alapuolella oleva pinta-ala kunkin kolmen prosessin osalta. Prosessien I ja III osalta pinta-alat ovat suorakulmioita, joten tehty työ on WI = Pi(Vf – Vi) (23) ja WIII = Pf(Vf – Vi), (24). Prosessi II on monimutkaisempi, koska P muuttuu jatkuvasti, kun V muuttuu. T pysyy kuitenkin vakiona, joten voidaan tilanyhtälön avulla korvata P = nRT/V yhtälöllä (22), jolloin saadaan (25) tai, koska PiVi = nRT = PfVf (26) (ideaalikaasun) isotermiselle prosessille, (27)

WII on siis ideaalikaasun reversiibelissä isotermisessä laajenemisessa tehty työ. Työn määrä on selvästi erilainen kussakin kolmessa tapauksessa. Syklisessä prosessissa tehty nettotyö on yhtä suuri kuin koko syklin ympäröimä pinta-ala.