Proceso isotérmico Por ejemplo, un cilindro de gas en contacto con un termostato puede ser comprimido lentamente por un pistón. El trabajo realizado se expresa como la energía que fluye hacia el recipiente para mantener constante la temperatura del gas. La batería se carga y descarga lentamente a temperatura ambiente, lo cual es un proceso aproximadamente isotérmico. Para otro ejemplo, la fusión del hielo en agua a 101,325 kpa y 273,15 K es un proceso de cambio de fase reversible isotérmico y de presión constante. La característica del proceso isotérmico reversible de una determinada masa de gas ideal es que el producto de la presión del gas P y el volumen V permanece sin cambios y PV = constante. La energía interna de un gas ideal es sólo función de la temperatura, por lo que la energía interna no cambia durante el proceso.
El trabajo realizado por el sistema cuando un gas ideal pasa del estado I (p1, V1) al estado II (p2, V2) mediante un proceso isotérmico
v es el número de moles de gas, y T es la temperatura termodinámica de un gas (ver escala de temperatura termodinámica), R es la constante molar del gas. La energía interna de un gas ideal es sólo función de la temperatura, por lo que el cambio de energía interna durante un proceso isotérmico es cero. Según la primera ley de la termodinámica, la característica de conversión de energía de un gas ideal en un proceso isotérmico es Q=A, es decir, el calor absorbido por el sistema es igual al trabajo realizado por el sistema hacia el mundo exterior.
El proceso isotérmico es un proceso importante en termodinámica. El ciclo de Carnot consta de dos procesos isotérmicos y dos procesos adiabáticos. La transformación reversible de los tres estados de la materia también se produce en condiciones isotérmicas.