Izotermia (od greckich słów iso – „równy” i therme – „ciepło”) to stan stałej temperatury substancji.
Proces izotermiczny to proces zachodzący w stałej temperaturze. Na przykład izotermiczne rozszerzanie lub sprężanie gazu oznacza, że ciśnienie gazu zmienia się, ale temperatura pozostaje taka sama. W procesie izotermicznym wymiana ciepła następuje w taki sposób, że kompensuje skutki termiczne samego procesu, utrzymując stałą temperaturę.
Procesy izotermiczne są szeroko stosowane w fizyce i chemii do badania zachowania substancji w stałej temperaturze. Na przykład izotermy adsorpcji pokazują, ile gazu lub pary można zaadsorbować na powierzchni ciała stałego przy różnych ciśnieniach, ale w tej samej temperaturze.
Zatem izotermia oznacza utrzymywanie stałej temperatury substancji podczas procesu przemian fizycznych lub chemicznych. Jest to ważny warunek wielu eksperymentów i procesów.