Techniklexikon

isotherme Zustandsänderungen

Thermodynamik und statistische Physik, Zustandsänderungen, die bei konstanter Temperatur stattfinden. Bei einer isothermen Expansion vom Zustand 1 in den Zustand 2, die so langsam verlaufen müssen, dass jederzeit ein Gleichgewicht mit der konstanten Umgebung besteht, muss der Energiebetrag

als Wärme zugeführt werden, die vollständig in mechanische Arbeit verwandelt wird.

Beim Umkehrprozess, der isothermen Kompression, von 2 nach 1 muss dieselbe Energie als Arbeit zugeführt und eine gleichwertige Wärmemenge abgeleitet werden. Zum Beispiel beeinhaltet der Carnotsche Kreisprozess im ersten Schritt eine isotherme Expansion und im dritten Schritt eine isotherme Kompression. Bei idealen Gasen beobachtet man im Gegensatz zu realen Gasen, dass sie bei einer adiabatischen Expansion ohne äussere Arbeitsleistung ihre Temperatur nicht ändern (isothermer Drosseleffekt). Bei realen Gasen findet dabei jedoch eine Temperaturänderung statt (Joule-Thomson-Effekt).

Isotherme Kompression ist durch den isothermen kubischen Kompressionskoeffizienten k charakterisiert:.

 k ist also die relative Volumenverminderung bei konstanter Temperatur und bei allseitiger Erhöhung des Druckes.