Przemiana izotermiczna – w termodynamice przemiana, zachodząca przy określonej, stałej temperaturze. Krzywa opisująca przemianę izotermiczną nazywana jest izotermą.
Dla gazu doskonałego, energia wewnętrzna jest funkcją temperatury. Dlatego w przemianie izotermicznej, ponieważ zachodzi zależność:
co wyrażane jest też prawidłowością:
lub
lub
gdzie:
i – ciśnienie i objętość początkowa,
i – ciśnienie i objętość końcowa,
i – zmienne opisujące zachowanie się gazu podczas przemiany izotermicznej. Powyższa zależność między ciśnieniem i objętością dla gazu doskonałego stanowi treść prawa Boyle’a-Mariotte’a.
Izoterma gazu doskonałego jest hiperbolą na wykresie (ciśnienie–objętość)
Z pierwszej zasady termodynamiki wynika, że całe ciepło doprowadzone do gazu doskonałego w procesie izotermicznym jest zużywane na wykonanie pracy przeciwko siłom zewnętrznym.
Żółty obszar odpowiada wykonanej pracy
Załóżmy, że mamy gaz w zbiorniku, zamknięty ruchomym tłokiem o polu powierzchni Dla bardzo małego przesunięcia tłoka praca może być zapisana wzorem:
Praca, jaką wykonuje gaz, rozszerzając się od objętości do wyraża wzór:
w procesie izotermicznym
Cykl Carnota w układzie temperatura-entropia. Poziome linie to izotermy, pionowe to adiabaty odwracalne
Proces izotermiczny jest jedną z przemian w cyklu Carnota,