Lo "stato" di un sistema termodinamico, è descritto da alcune variabili macroscopiche (ad es., temperatura, pressione, volume, numero di moli, numero di particelle). La termodinamica si occupa di studiare le trasformazioni di un sistema da uno stato ad un altro.
Cominciamo dal caso più semplice e più istruttivo, quello del gas perfetto.
Nel caso di un gas perfetto, lo stato del sistema è completamente descritto dalle variabili temperatura, pressione, volume e numero di particelle. Se pensiamo ad esperimenti in cui la quantità di gas non cambia, ci bastano temperatura, pressione e volume. Ma queste variabili sono legate dall'equazione di stato pV/T=nR=costante. Dunque conoscendo nR e due variabili, possiamo ricavare la terza.
Possiamo allora rappresentare lo stato del sistema con due sole variabili: temperatura e volume, oppure temperatura e pressione, oppure anche volume e pressione. Di queste tre descrizioni, la più interessante è la terza. Possiamo anche dare una rappresentazione cartesiana del nostro gas come un punto nel piano volume-pressione, detto "piano di Clapeyron".
Una trasformazione termodinamica è il passaggio da uno stato iniziale ad uno stato finale. Supporremo qui che questo passaggio avvenga in maniera abbastanza graduale da avere sempre una temperatura e una pressione omogenea in tutte le parti del gas. Sotto questa ipotesi, durante la trasformazione, il sistema può essere descritto come uno stato di equilibrio, e quindi descritto come un punto nel piano di Clapeyron. La trasformazione apparirà nel piano di Clapeyron come una curva che congiunge lo stato iniziale con lo stato finale.
L'interesse principale per questa descrizione è che possiamo interpretare graficamente i lavoro fatto durante una trasformazione termodinamica.