等温過程の熱力学的特性

等温過程（とうおんかてい、英: isothermal process）とは、熱力学において、系の温度が変化せずに一定に保たれたまま行われる状態変化を指します。この過程では、系と外部との間で熱の出入りが行われることで、系内部の温度変化が相殺されます。

理想気体における等温過程

理想気体において、内部エネルギーは温度のみの関数であるため、等温過程では系の内部エネルギーの変化はゼロとなります。熱力学第一法則に基づくと、系が外部に対して行う仕事は、系が外部から吸収した熱量と等しくなります。

理想気体の状態方程式 PV = nRT （Pは圧力、Vは体積、nは物質量、Rは気体定数、Tは温度）において、Tが一定であるため、圧力と体積の積（PV）は一定となります。これをボイルの法則と呼びます。

熱力学的な意義

等温過程は、系が周囲と熱的に接触しており、熱平衡を保ちながらゆっくりと変化する準静的過程としてモデル化されることが多いです。現実の系において厳密な等温過程を実現するには、熱の移動が極めて緩やかであるか、あるいは系が巨大な熱浴（恒温槽）と接触している必要があります。

関連する概念

熱力学における他の主要な過程には、断熱過程（熱の出入りがない過程）、定圧過程（圧力が一定の過程）、定積過程（体積が一定の過程）などがあります。等温過程は、カルノーサイクルを構成する重要な要素の一つでもあります。