热力学图

热力学图是科学家及工程师用来表示物体（多半是流体）热力学状态及其变化的图。例如T-s图（温度熵图）就可以说明流体在压缩机中的温度及熵的变化。

常见的热力学图

以下是一些常见的热力学图：

气象学特别会用到以下的热力学图：

压力温度图

气象学常会用热力学图，配合无线电探空仪及气象气球所量测的资料，分析大气层的实际状态。在这些图，会显示温度和湿度（由露点表示）对应气压的情形。从这些图图可以对大气层分层以及垂直的水蒸气分布有简单的叙述。进一步的分析可以得到积云的底层和上层的实际高度，以及在分层中可能有的不稳定性。

若假设因为太阳辐射所转移的能量，可以预测高度2m以下空气的温度、湿度以及风力、大气边界层的发展，是否会有云以及其发展，以及当天是否适合飞行。

有些热力学图的面积是和能量有关的。空气的气压和温度会依特定过程改变，在热力学图中形成封闭曲线，封闭曲线的面积就是所吸收或是释放的能量。

大气学中的热力学图，常会有以下五种不同的线：

也可以得到气温垂直递减率, 干绝热垂直递减率（DALR）和湿绝热垂直递减率（MALR）。透过这些线，可以得到举升凝结面高度（英语：lifted condensation level）、自由对流高度、云是否形成之类的信息。

系统从一个平衡状态到最终平衡状态中间的状态路径^[1]可以用压力体积图（P-V）、压力温度图（P-T）和温度熵图（T-s）表示^[2]。

在热力学过程中，从一个点到另一个点的可能路径有无限种。很多情形下走哪一个路径对系统是有影响的。不过热力学性质的变化只和初始状态、最终状态有关，和路径无关^[3]。

图1

考虑在气缸内的气体，有活塞位在气体的上方，使气体的体积为 $V 1$ ，温度为 $T 1$ 。若气体受热，温度上升到 $T 2$ ，而气体体积也膨涨为 $V 2$ ，如图1所示。因为活塞没有受到其他外力，气体的压力不变，此过程为等压过程，在P-V图上是水平线，从状态1到状态2。

图2

在一过程中，很重要的是计算所做的功（英语：work (thermodynamics)）。过程所做的功是在P-V图路径下方的面积。在图2中，若是等压过程，可以简单的计算所做的功。若气体的膨张很慢，气体移动活塞所做的功是力F乘以距离d。但力是气压P和活塞面积A的乘积，F = PA^[4]。因此，

^ Thermodynamics (Third Edition), Kenneth Wark, McGraw-Hill Inc, 1977, ISBN 0-07-068280-1
^ Fundamentals of Engineering Thermodynamics (Seventh Edition), Michael J. Moran, Howard N. Shapiro, Daisie D. Boettner, Margaret B. Bailey, John Wiley & Sons, Inc., 2011, ISBN 978-0470-49590-2
^ Philip E. Bloomfield, William A. Steele, "Thermodynamic processes," in AccessScience, ©McGraw-Hill Companies, 2008, http://www.accessscience.com
^ Physics – Principles with Applications (Second Edition), Douglas C, Giancoli, Printice Hall, Inc., 1985, ISBN 0-13-672627-5

The Physics of Atmospheres by John Houghton, Cambridge University Press 2002. Especially chapter 3.3. deals solely with the tephigram.
German version of Handbook of meteorological soaring flight from the Organisation Scientifique et Technique Internationale du Vol à Voile (OSTIV) (chapter 2.3)

Handbook of meteorological forecasting for soaring flight WMO Technical Note No. 158. ISBN 92-63-10495-6 especially chapter 2.3.

www.met.tamu.edu/../aws-tr79-006.pdf A very large technical manual (164 pages) how to use the diagrams.
www.comet.ucar.edu/../sld010.htm A course on how to use diagrams at Comet, the 'Cooperative Program for Operational Meteorology, Education and Training'.