物理学研究物体和系统以测量其运动、温度和其他物理特性。它可以应用于从单细胞生物到机械系统，再到行星、恒星和星系以及控制它们的过程的任何事物。在物理学中，热力学是一个分支，它集中研究在任何物理或化学反应过程中系统性质的能量（热）变化。

“等温过程”，即系统温度保持恒定的热力学过程。进入或离开系统的热量传递非常缓慢，以至于保持了热平衡。“热量”是一个描述系统热量的术语。“Iso”表示“相等”，所以“等温”表示“等热量”，这就是定义热平衡的原因。

等温过程

一般来说，在等温过程中，即使温度保持不变，内能、热能和功也会发生变化。系统中的某些东西可以维持相同的温度。一个简单的理想例子是卡诺循环，它基本上描述了热机如何通过向气体供热来工作。结果，气体在气缸中膨胀，推动活塞做功。然后必须将热量或气体推出气缸（或倾倒），以便进行下一次加热/膨胀循环。例如，这就是汽车发动机内部发生的情况。如果该循环完全有效，则该过程是等温的，因为压力变化时温度保持不变。

为了理解等温过程的基本原理，考虑气体在系统中的作用。理想气体的内能完全取决于温度，因此理想气体在等温过程中的内能变化也为0。在这样一个系统中，只要压力保持不变，添加到（气体）系统中的所有热量都起着维持等温过程的作用。从本质上讲，当考虑理想气体时，对系统所做的维持温度的工作意味着气体的体积必须随着系统压力的增加而减少。

等温过程和物质状态

等温过程是多种多样的。水蒸发到空气中是一个过程，就像水在特定沸点下沸腾一样。还有许多保持热平衡的化学反应，在生物学中，细胞与其周围细胞（或其他物质）的相互作用被称为等温过程。

蒸发、熔化和沸腾也是“相变”。也就是说，它们是在恒定的温度和压力下发生的水（或其他液体或气体）的变化。

绘制等温过程图

在物理学中，绘制这样的反应和过程是使用图表（图表）来完成的。在相图中，等温过程是沿着一条垂直线（或平面，在三维相图中）沿着恒定温度绘制的。压力和体积可以改变，以保持系统的温度。

当它们发生变化时，即使温度保持不变，物质也有可能改变其物质状态。因此，水沸腾时的蒸发意味着系统改变压力和体积时，温度保持不变。然后，在图中绘制回火保持恒定。

这一切意味着什么

当科学家研究系统中的等温过程时，他们实际上是在研究热量和能量，以及它们与改变或维持系统温度所需的机械能之间的关系。这种理解有助于生物学家研究生物是如何调节温度的。它也在工程学、空间科学、行星科学、地质学和许多其他科学分支中发挥作用。热力动力循环（以及等温过程）是热机背后的基本理念。人类使用这些设备为发电厂以及如上所述的汽车、卡车、飞机和其他车辆提供动力。此外，这种系统存在于火箭和航天器上。工程师应用热管理原理（换句话说，温度管理）来提高这些系统和过程的效率。

由卡罗琳·柯林斯·彼得森编辑和更新。