Jestliže v nádobě zajistíme, aby neprobíhala tepelná výměna mezi plynem a okolím, pak se daný děj nazývá adiabatický. Plyn tedy nepřijímá ani neodevzdává teplo. Při adiabatickém stlačení plynu (adiabatické kompresi) se působením vnější síly na píst koná práce. Vnitřní energie plynu se zvětšuje, a proto se plyn zahřívá. Při adiabatickém zvětšování objemu plynu (adiabatické expanzi) koná práci plyn. Vnitřní energie se zmenšuje a plyn se ochlazuje. Plyn koná práci na úkor své vnitřní energie.
Siméon Poisson.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Pro adiabatický děj s ideálním plynem stálé hmotnosti platí Poissonův zákon pojmenovaný po Siméonu Poissonovi
neboli
kde
je Poissonova konstanta, která je vždy větší než 1, cp a cV jsou měrné tepelné kapacity plynu při stálém tlaku a objemu. Hodnoty Poissonovy konstanty pro některé plyny jsou uvedeny v MFChT. Pro stanovení hodnoty Poissonovy konstanty se používá metoda založená na rychlosti zvukových vln v daném plynu, přičemž podle Pierra Laplace platí
kde p je tlak plynu a ρ je hustota plynu. Měrnou tepelnou kapacitu při stálém tlaku můžeme změřit a podle předchozí úvahy pak dopočítat i měrnou tepelnou kapacitu při stálém objemu. Měrná tepelná kapacita při stálém tlaku i objemu u reálných plynů závisí na teplotě, u ideálních plynů (a např. kyslíku, dusíku apod.) nikoli.
Pro tepelnou kapacitu plynu při stálém objemu i tlaku odvodil Julius Mayer na základě I. termodynamického zákona vztah
kde Rm je molární plynová konstanta a vztah se nazývá Mayerův.
Graf závislosti tlaku plynu stálé hmotnosti na jeho objemu při adiabatickém ději se nazývá adiabata. Pro tentýž plyn klesá adiabata rychleji než izoterma.
Grafická závislost tlaku na objemu.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
V technické praxi se dosáhne adiabatické komprese nebo expanze tak, že tyto děje proběhnou tak rychle, že plyn nepřijme ani neodevzdá teplo. Ochlazení plynu při adiabatické expanzi se využívá k získání nízkých teplot. Příkladem adiabatické expanze je rychlé zvětšení objemu oxidu uhličitého po zašroubování sifonové bombičky – těleso bombičky se značně ochladí. Zvýšení teploty při adiabatické kompresi způsobí např. vznícení pohonných látek ve válcích vznětových motorů.
Adiabatický děj požaduje dokonalou tepelnou izolaci soustavy od okolí, izotermický děj požaduje dokonalou výměnu tepla mezi systémem a okolím. U reálných dějů nelze ani jednu z podmínek dokonale zajistit. Reálné děje probíhají někde mezi. Děj označujeme jako polytropický a platí pro něj vztah
kde n nabývá hodnot od 1 do κ, kde κ označuje Poissonovu konstantu.
