Isotermaalinen

Isotermaalinen on adjektiivi, joka kuvaa tilaa tai prosessia, jossa lämpötila pysyy jatkuvasti samana. Sana liittyy isotermaan, eli samaan lämpötilaan, ja sitä käytetään yleisesti fysiikassa, kemiantekniikassa sekä meteorologiassa.

Fysikaalisessa kontekstissa isotermaalinen prosessi tarkoittaa, että systeemin lämpötila T on vakio, kun sen paine P ja tilavuus V muuttuvat. Ideaalikaasun tapauksessa sisäenergia U riippuu vain lämpötilasta, joten isotermaalinen prosessi aiheuttaa U:n pysymisen vakiona. Tällöin Q = W, eli lämmönvaihto vastaa tehdyä työtä. Työ voidaan laskea W = ∫ P dV; ideaalikaasun kohdalla P = nRT / V, jolloin W = nRT ln(V2/V1). P–V-käyrä on hyperboli P = nRT / V.

Käytännön sovelluksissa isotermaalista käsitettä käytetään kuvaamaan ja mallintamaan prosesseja, joissa lämpötilan säilyttäminen on tärkeää, esimerkiksi reaktio-olosuhteiden hallinta laboratorioissa ja teollisuudessa. Realistisissa järjestelmissä isotermaalisen tilan saavuttaminen edellyttää jatkuvaa lämmön tai jäähdytyksen kytkemistä sekä ympäristön lämpötilan kontrollointia, jotta lämpötila pysyy halutulla tasolla.

Isotermaalinen käsitteellistää, miltä prosessi tuntuu, kun lämpötila säilyy vakiona. Se eroaa adiabatisesta prosessista, jossa Q = 0 ja lämpötila muuttuu työn vaikutuksesta. Isotermaalinen on siten eräissä fysikaalisissa malleissa keskeinen oletus lämpötilan kontrolloinnissa.