Az anyag állapotegyenlete megadja azokat a kiegészítő információkat, amelyek szükségesek az anyag által az egyik egyensúlyi állapotból a másikba való átmenet során végzett munka mennyiségének kiszámításához egy meghatározott útvonalon. Az állapotegyenletet a rendszer állapotának meghatározásához szükséges különböző paramétereket összekötő funkcionális összefüggésként fejezik ki. Az alapfogalmak minden termodinamikai rendszerre vonatkoznak, de a tárgyalás konkretizálása érdekében itt egy mozgó dugattyúval ellátott hengerben lévő egyszerű gázról lesz szó. Az állapotegyenlet ekkor a P, V és T értékeket összekötő egyenlet formájában jelenik meg, úgy, hogy ha bármelyik kettőt megadjuk, a harmadik is meghatározható. Az alacsony nyomás és a magas hőmérséklet határán, ahol a gáz molekulái egymástól szinte függetlenül mozognak, minden gáz az ideális gáztörvénynek nevezett állapotegyenletnek engedelmeskedik: A nemzetközi mértékegységrendszerben az energiát joule-ban, a térfogatot köbméterben (m3 ), az erőt newtonban (N), a nyomást pascalban (Pa) mérik, ahol 1 Pa = 1 N/m2 . Egy méter távolságon keresztül egy newton erő egy joule munkát végez. Így mind a PV, mind az RT termékei a munka (energia) dimenziójával rendelkeznek. Egy P-V diagram grafikusan mutatná az állapotegyenletet több különböző hőmérsékletre.

Az elvégzett munka útfüggésének szemléltetésére tekintsünk három folyamatot, amelyek ugyanazt a kiindulási és végállapotot kötik össze. A hőmérséklet mindkét állapotban azonos, de az i állapotból az f állapotba lépve a gáz Vi-ről Vf-re tágul (munkát végez), és a nyomás Pi-ről Pf-re csökken. A (22. egyenletben szereplő integrál definíciója szerint a végzett munka a görbe (vagy egyenes) alatti terület mindhárom folyamat esetében. Az I. és III. folyamatok esetében a területek téglalapok, így az elvégzett munka WI = Pi(Vf – Vi) (23), illetve WIII = Pf(Vf – Vi), (24). A II. folyamat bonyolultabb, mert P folyamatosan változik, ahogy V változik. A T azonban állandó marad, és így az állapotegyenlet segítségével a (22) egyenletbe P = nRT/V-t behelyettesítve megkapjuk (25) vagy, mivel PiVi = nRT = PfVf (26) egy (ideális gáz) izoterm folyamatra, (27)

WII tehát az ideális gáz reverzibilis izotermikus tágulása során végzett munka. A munka nagysága a három esetben egyértelműen eltérő. Ciklikus folyamat esetén az elvégzett nettó munka egyenlő a teljes ciklus által bezárt terület nagyságával.