Ізотермі́чний проце́с — фізичний процес, під час якого температура не змінюється.

Ізотермічний процес відбувається достатньо повільно для того, щоб температура підтримувалася сталою завдяки теплообміну із середовищем. При ізотермічному стисненні тіло віддає тепло в середовище, при ізотермічному розширенні - вбирає тепло із середовища.

Теорія ізотермічного процесу для ідеального газу

Згідно з рівнянням стану ідеального газу (або рівняння Клапейрона-Менделеєва), характеристики ідеального газу задовільняють рівність

 ,

де p - тиск, V - об'єм, m - маса, T - температура газу відповідно, μ - молярна маса газу, R - газова стала.

Газ сталої маси може перебувати в різних станах з різними параметрами:

 

 

Оскільки праві частини обох виразів однакові, то, порівнюючи їх ліві частини, отримаємо рівняння, справедливе для газу незмінної маси:

 

або

 

Останнє рівняння називають рівнянням Клапейрона (об'єднаним газовим законом).

Процеси, які відбуваються за незмінного значення одного з параметрів ідеального газу сталої маси m і молярної маси μ називають ізопроцесами. Оскільки жоден із параметрів газу не може бути строго фіксованим, то ізопроцес — це ідеалізована модель стану ідеального газу. Ізотермічним процесом називається процес, в якому маса газу, молярна маса газу та його температура є константами.

Якщо до ізотермічного процесу застосувати рівняння Клапейрона, то з урахуванням сталості температури   воно набуде вигляду

 

або

 

тобто, для деякої маси газу добуток тиску газу на об'єм за незмінної температури є сталою величиною. Цей закон (закон Бойля-Маріотта) справедливий для будь-яких газів, які можна вважати ідеальними, а також для їх сумішей.

Графічно залежність тиску газу від об'єму при умові незмінності температури можна зобразити у вигляді кривої - ізотерми. Прикладами ізотермічного процесу є процес стискання повітря компресором, або розширення під поршнем насоса газу внаслідок відкачування його з посудини.