Isotherme Zustandsänderung

Die isotherme Zustandsänderung (oder isothermer Prozess) ist eine thermodynamische Zustandsänderung, bei der die Temperatur des betrachteten Systems unverändert bleibt.

Falls sich etwa durch Expansion oder Kompression (Volumenarbeit) Druck und Temperatur eines realen Gases ändern würden, müsste dies als quasistatischer Prozess so langsam geschehen, dass eine Veränderung der Temperatur durch zeitgleichen Zu- oder Abfluss von Wärme aus dem System vermieden würde (Prinzip des idealisierten Wärmebads). Weitere Beispiele sind isotherme chemische Reaktionen wie die isotherme Verbrennung sowie die isotherme Magnetisierung.

Bei einem adiabatischen Prozess findet demgegenüber kein Austausch von Wärme mit der Umgebung statt.

Isotherme Prozesse dienen oft als theoretische Modellprozesse zur Berechnung von Energieumsätzen bei Zustandsänderungen. Beispielsweise kann der Carnotsche Kreisprozess, der den theoretischen Idealfall der Wärmekraftmaschine beschreibt, als zeitgleicher Ablauf zweier isothermer Prozesse bei zwei unterschiedlichen Temperaturen und zweier adiabatischer Prozesse betrachtet werden.

Nach dem Gesetz von Boyle-Mariotte gilt für die isotherme Zustandsänderung idealer Gase bei gleichbleibender Stoffmenge:

${\displaystyle p\cdot V={\text{const}}\qquad \qquad {\frac {p_{1}}{p_{2}}}={\frac {V_{2}}{V_{1}}}}$

(${\displaystyle p}$ Druck, ${\displaystyle V}$ Volumen, ${\displaystyle 1}$ und ${\displaystyle 2}$ Index für Anfang bzw. Ende der Zustandsänderung.)