Una risposta generale alla domanda in questione non è immediatamente possibile. Esistono però delle semplificazioni, spesso utilizzate in fisica dell'atmosfera, che permettono di fornire utili indicazioni su come la temperatura di un volume d'aria cambi in funzione della pressione che sul volume agisce. Un classico esempio in tal senso è il sollevamento (diminuzione della pressione) di un volume d'aria senza scambi di materia e calore con l'ambiente esterno. Quando un volume d'aria si solleva, sia forzatamente (per esempio, viene spinto dal vento su un rilievo) che naturalmente (cioè quando è più leggero dell'aria circostante, quindi “galleggia”) la pressione che su di esso agisce cala molto rapidamente. Indicativamente con un sollevamento di circa 5-6 km la pressione si riduce della metà del valore che avrebbe  al suolo. Questa rapida diminuzione comporta un'espansione del volume e un suo raffreddamento, il quale può essere interpretato come dovuto al fatto che il volume deve spendere energia meccanica per farsi spazio nell'ambiente esterno. Se si considerano solo i casi in cui il volume sollevandosi spenda solo energia meccanica e non si abbia scambio di calore tra ambiente esterno e volumetto (sono casi molto frequenti nell'atmosfera terrestre) allora è relativamente semplice trovare la regola che lega la temperatura e la pressione finale del volumetto alla sua temperatura e pressione iniziali. Questa dipendenza prende il nome di relazione o equazione di Poisson, dal nome dello scienziato francese, vissuto a cavallo tra XVIII e XIX secolo, che per primo la derivò. La relazione di Poisson permette di descrivere in maniera abbastanza semplice e accurata come cambia la temperatura di un volumetto quando cambia la pressione.

Tutto questo funziona immaginando che il volume d'aria non contenga vapore; al contrario, se aggiungiamo anche questo ulteriore costituente, allora le cose si complicano molto. In particolare, pur continuando ad assumere che nel suo sollevamento (cioè diminuzione di pressione) il volume d'aria umida non scambi né calore né materia con l'ambiente esterno, al diminuire della temperatura si raggiungerà il punto in cui il vapore acqueo inizierà a condensare. Condensando, cioè passando dallo stato di vapore allo stato di liquido, l'acqua rilascia del calore chiamato latente, il quale corrisponde esattamente all'energia che dovremmo dare alle molecole d'acqua che compongono le goccioline per farle tornare allo stato aeriforme. Questo calore latente riscalda il volumetto che lo contiene aumentandone così la temperatura. In altre parole, pur partendo da condizioni iniziali uguali, sollevandosi e attraversando strati a pressione via via minore, il volume d'aria umida vedrà diminuire la propria temperatura più lentamente di un volume d'aria secca. Questa differenza di comportamento è di estrema importanza per quanto riguarda la dinamica atmosferica, infatti è alla base dello sviluppo di quella che viene chiamata convezione atmosferica profonda (i temporali) e per la formazione delle precipitazioni.

Nella figura è mostrato l'andamento (teorico) della temperatura al diminuire della pressione per un volume d'aria secca (linea rossa sottile) e un volume d'aria contenente 18 grammi di vapore acqueo per ogni chilogrammo d'aria secca (valore molto alto per gli standard atmosferici!).

La descrizione della relazione tra pressione e temperatura si può complicare ulteriormente supponendo che le goccioline d'acqua vengano rimosse dal volume non appena formate, cioè ammettendo che ci possa essere una perdita di materia. In questo caso, trattabile solo con sofisticati modelli numerici, si osserva che al diminuire della pressione la temperatura diminuisce un po' più velocemente che nel caso semplice in cui le goccioline vengono trattenute dal volume, cioè il volume si raffredda più velocemente. Questo perché, perdendo le goccioline, il volume perde indirettamente calore, favorendo il maggior tasso di raffreddamento. La relazione tra diminuzione di pressione e temperatura può essere complicata ulteriormente (per renderla più vicina alla realtà) tenendo conto del fatto che, al diminuire della temperatura, si raggiungerà prima o poi un punto in cui anche le goccioline inizieranno a congelare, rilasciando così il calore latente di congelamento e, conseguentemente, riscaldando il volume d'aria che le contiene. In questo caso la diminuzione di temperatura con la pressione sarà ancor più ritardata e il volume, a parità di depressione, risulterà più caldo del caso in cui si considera solo la condensazione dell'acqua e non anche il congelamento. Questa descrizione, oltre a essere trattabile solo con modelli numerici, ha anche un certo grado di arbitrarietà in quanto il congelamento dell'acqua, in condizioni atmosferiche, non avviene immediatamente in corrispondenza allo 0°C, ma in genere può avvenire a temperature molto più basse a seconda degli aerosol presenti nell'aria. È incredibile come, un meccanismo apparentemente così banale, sia al contrario estremamente complesso e, a tutt'oggi, così complicato da descrivere e trattare.