ISOTERME

ISOTERME (gr. ἴσος "uguale" e ϑέρμη "calore")

Si dicono isoterme le superficie (o le linee), luogo dei punti nei quali la temperatura ha un medesimo valore. Considerando, per es., una parete omogenea di superficie abbastanza grande che separi due ambienti a temperatura differente, la temperatura andrà decrescendo da una faccia all'altra; ebbene, nell'interno del muro potremo trovare tutte le temperature comprese tra quelle dei due ambienti e potremo anche trovare infiniti punti che hanno una stessa temperatura; tali punti sono situati su piani paralleli alla faccia del muro: questi piani sono le superficie isoterme del muro. L'importanza della considerazione delle superficie isoterme deriva dal fatto che il calore si trasmette normalmente a esse.

Nell'atmosfera si ha una certa distribuzione di temperatura e nello studio dell'equilibrio termico dell'atmosfera è elemento importante la distribuzione media delle superficie isoterme. Sono state così descritte le distribuzioni generali delle isoterme stagione per stagione, mese per mese, ecc., relative a estensioni più o meno grandi del globo: nella figura è indicata la distribuzione delle temperature assolute lungo una sezione dell'atmosfera sopra l'Oceano Atlantico. Per la climatologia interessa particolarmente la distribuzione della temperatura alla superficie del suolo, ha quindi luogo la considerazione delle intersezioni delle superficie isoterme con il suolo: tali intersezioni sono le linee isoterme che vengono spesso indicate senz'altro col nome di isoterme.

Nelle rappresentazioni grafiche delle variazioni di stato si indica con il nome d'isoterma la linea che riunisce i punti rappresentativi dei varî stati della sostanza nei quali essa conservi la medesima temperatura. È noto che lo stato di un fluido può rappresentarsi a mezzo di un sistema di relazioni nelle quali compaiono come variabili indipendenti solamente due sue qualità fisiche; la maggior parte delle considerazioni sui fluidi si possono trarre dalla considerazione di una sola equazione, detta equazione caratteristica o di elasticità del fluido,

(v = volume, p = pressione, T = temperatura: in generale ci si riferisce sempre all'unità di massa del fluido): in essa due qualunque delle tre variabili possono essere assunte come variabili indipendenti. Nei cambiamenti di stato non ha più luogo la considerazione della (1) perché l'esperienza ha dimostrato che la temperatura e la pressione nei cambiamenti di stato non sono indipendenti, e occorre quindi scegliere una diversa terna. Le curve che si ottengono dalla (1) ponendo

o più generalmente le curve

(se x₁ e x₂ rappresentano le variabili indipendenti generiche), si chiamano isoterme e la loro considerazione ha somma importanza in termodinamica: tra l'altro nella rappresentazione grafica dei cicli reversibili due lati di essi sono costituiti appunto da isoterme.

Tra le varie rappresentazioni grafiche possibili dei varî stati dei fluidi, la più usata è quella di J. Watt (generalmente attribuita a R. Clausius), la quale consiste nel prendere come ascisse i valori di v e come ordinate quelli di p: in tal caso, se il fluido considerato è un gas perfetto, le isoterme sono rami d'iperboli equilatere aventi per asintoti gli assi coordinati. Nel caso che si abbia a che fare con un gas reale la (1) assume la forma (equazione di van der Waals):

(a, b, R sono costanti), v. gas, XVI, pag. 408 seg. Se un fluido passa successivamente per gli stati rappresentati da un tratto di isoterma si dice che ha subito una trasformazione.