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圧力-体積図（またはPV図、または体積-圧力ループ）[ 1 ]は、システム内の体積と圧力の対応する変化を記述するために使用されます。これは、熱力学、心血管生理学、および呼吸生理学で一般的に使用されます。
PV図は、元々は指示線図と呼ばれ、18世紀に蒸気機関の効率を理解するためのツールとして開発された。
PV図は、あるプロセスまたは複数のプロセスにおける、体積Vに対する圧力Pの変化をプロットしたものです。熱力学では、一連のプロセスがサイクルを形成するのが一般的であり、サイクルが完了するとシステムの正味の状態変化はなくなります。つまり、装置は開始時の圧力と体積に戻ります。
この図は、理想化されたPV図の特徴を示しています。図には、番号が振られた一連の状態（1～4）が示されています。各状態間の経路は、システムの圧力または体積（あるいはその両方）を変化させるプロセス（A～D）で構成されています。
この図の重要な特徴は、正味の仕事が4本の線で囲まれた領域で表されるため、システムが仕事として消費または受け取るエネルギー量を測定できることです。図では、プロセス1-2-3は仕事出力を生成しますが、プロセス3-4-1は開始位置/状態に戻るためにより小さなエネルギー入力を必要とします。したがって、正味の仕事は2つの差になります。この図は、すべての線が直線で角が直角であるという点で非常に理想化されています。実際の装置における圧力と体積の変化を示す図は、仕事サイクルを囲むより複雑な形状を示します。（§応用）
PV図（当時は指示線図と呼ばれていた）は、1796年にジェームズ・ワットと彼の従業員ジョン・サザンによって開発された。[ 2 ]体積はピストンと共に動くプレートで追跡され、圧力はピストンに対して直角に動く指示器を持つ圧力計で追跡された。図を描くのに鉛筆が使われた。ワットはこの図を使って蒸気機関の性能を劇的に向上させた。
[ 3 ] 具体的には、この図はピストンの運動サイクル全体を通して、シリンダー圧力と蒸気の体積の関係仕事、したがって機関によって生成された動力の尺度を提供することができる。 [ 4 ]
システムが行う仕事量を正確に計算するには、圧力の体積積分を計算する必要があります。これはPV図を用いれば簡単に計算できます。なぜなら、PV図はサイクルで囲まれた面積に等しいからです。
なお、場合によっては、体積の代わりに比体積がx軸にプロットされることがあります。その場合、曲線下の面積は作動流体の単位質量あたりの仕事量（すなわちJ/kg）を表します。
心血管生理学において、この図はしばしば左心室に適用され、心周期の特定の事象に対応付けられる。PVループ研究は、基礎研究や前臨床試験において、様々な状況下（薬剤の影響、疾患、マウス系統の特性評価など）における心臓の機能を特徴づけるために広く用いられている。
心臓の拍動周期ごとに起こる一連の事象は以下のとおりです。左の図は実際の実験で得られたPVループを示しており、文字は各点を表しています。
ご覧のとおり、PVループはほぼ長方形の形状を形成し、各ループは反時計回りに形成されています。
個々のループまたは一連のループを調査および分析することで、非常に有用な情報を得ることができます。例えば、次のようになります。
より正確な情報については、外部リンクを参照してください。