自由膨胀：气体在膨胀时只有受到外界的阻碍作用,如有活塞密闭、活塞外有气体等情况,即所谓有“外界”的存在，才会对外做功，而一旦所谓的“外界”没有的话，如活塞无质量，活塞另一侧是真空等情况，气体膨胀时就不对外做功。自由膨胀是一种不可逆的热力学过程，过程中气体在一个绝热的系统内膨胀，外界和系统之间没有功和热的交换，在自由膨胀过程中，气体不满足热力学平衡的条件，一直要到自由膨胀结束时才符合热力学平衡。因此在过程中无法定义整个气体的状态函数，例如其压力会随着位置而改变，而过程中无法明确的定义气体的体积。

真空膨胀：真空计量是真空技术应用和发展的重要手段，真空膨胀是真空计量的基础标准，主要用于电容薄膜真空计和磁悬浮转子真空计等真空副标准的校准，它也可以用于电离式真空计，电阻真空计和热传导真空计等真空计的校准工作。