Résumé
vignette|250px|Plusieurs isothermes d'un gaz parfait sur un diagramme représentant la pression en fonction du volume (diagramme de Clapeyron). vignette|250px|La zone en bleu correspond au travail dans un processus isotherme (à température constante). vignette|250px|La zone en vert correspond au travail dans un processus adiabatique (sans échange de chaleur). Le travail adiabatique est pris comme référence, indiquant la conservation de l'énergie. Le travail isotherme lui est supérieur dans les deux sens, détente et compression. Un processus isotherme est en thermodynamique une transformation chimique ou physique d'un système au cours de laquelle la température du système est constante et uniforme. Pour assurer l'invariance de la température, il doit y avoir transfert de chaleur, ou énergie thermique, entre le système et l'extérieur. Un transfert de chaleur est proportionnel à la différence de température, il s'arrête naturellement quand les températures sont égales. Si une barrière isolante freine les transferts de chaleur, on constate une différence de température qui dure un certain temps. Pour que la différence de température reste nulle, le transfert de chaleur nécessaire pour combler cette différence doit être immédiat, sans aucun frein. Autrement dit, la variation de température reste nulle () si et seulement si la chaleur échangée entre le système et l'extérieur est maximale. La quantité de chaleur transférée peut être nulle si le processus observé n'engendre pas de différence de température. Le processus isotherme est caractérisé par la liberté du flux de l'énergie thermique, l'absence de frein, de résistance ou d'isolant. Au cours d'un processus isotherme la température du système est constante, ce qui implique que la transformation est quasistatique et réversible. Un processus isotherme diffère d'un processus monotherme dans lequel la température est également identique en début et fin de transformation mais peut varier au cours de celle-ci.
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