1. A belső energia: , ahol f a szabadsági fokok száma.
Mivel , ezért .
, ezért .
, mert .
2. A-B folyamat izoterm:
A gáz nyomásának növelését a gáz összenyomásával (térfogatának csökkentésével) tudjuk elérni, de ekkor a gáz felmelegszik. A hőmérséklet állandó értéken tartásához a gáztól hőt kell elvonni, .
B-C folyamat izobár:
A gáz melegítésével tudjuk a hőmérsékletet növelni, , de ahhoz, hogy a nyomás állandó értéken maradjon, a tartályt könnyen mozgó dugattyúval kell ellátni, a bekövetkező tágulás miatt.
C- D folyamat izoterm:
A gáz tágulásával a nyomás csökken, de ekkor a gáz lehűl, így a hőmérséklet állandó értéken tartásához a gázzal hőt kell közölni, .
D-A folyamat izobár:
A gáz hőmérsékletét annak lehűtésével tudjuk elérni, , de ahhoz, hogy a nyomást állandó értéken tudjuk tartani, a tartályt könnyen mozgó dugattyúval kell ellátni, mivel közben a gáz összehúzódik.
3. Az izotermák hiperbolák lesznek (A-B, C-D), míg az izobárok vízszintes egyenesek (B-C, A-D).
4.A gáz a B-C-D folyamat során tágul, és a D-A-B folyamat során húzódik össze. A közben végzett munka a P-V diagramon a grafikon alatti területtel arányos.
A grafikon B-C-D része alatti terület nagyobb, mint a D-A-B része alatti, így a munkavégzés abszolút értékben a tágulás során nagyobb.