In der Physik ist ein adiabatischer Prozess ein System, das keine Wärme mit seiner Umgebung austauscht. Das heißt, wenn das System Arbeit verrichtet – egal ob Bewegung oder mechanische Arbeit – macht es seine Umgebung idealerweise nicht wärmer oder kühler. Bei Systemen mit Gasen erfordert ein adiabatischer Prozess normalerweise Druckänderungen, um die Temperatur zu ändern, ohne die Umgebung zu beeinträchtigen. In der Erdatmosphäre werden sich Luftmassen adiabatisch ausdehnen und abkühlen, oder sie erfahren adiabatische Kompression und erwärmen sich. Ingenieure haben verschiedene Motoren mit zumindest teilweise adiabatischen Verfahren konstruiert.
Ein adiabatischer Prozess ist ein thermodynamischer Prozess, bei dem ein System keine Wärme an seine Umgebung aufnimmt oder abgibt. Ein thermodynamischer Prozess kann als Messung von Energieänderungen innerhalb eines Systems verstanden werden, von einem Anfangszustand zu einem Endzustand. In Anwendungen der Thermodynamik kann ein System jeder klar definierte Raum mit einem einheitlichen Satz von Eigenschaften sein, sei es ein Planet, eine Luftmasse, ein Dieselmotor oder das Universum. Während Systeme viele thermodynamische Eigenschaften haben, ist die wichtigste hier die Temperaturänderung, gemessen durch Wärmegewinn oder Wärmeverlust.
Eine Änderung der inneren Energie eines Systems tritt immer dann auf, wenn dieses System Arbeit verrichtet, beispielsweise wenn eine Maschine, die durch eine innere Verbrennung angetrieben wird, ihre Teile bewegt. Bei adiabatischen Prozessen, an denen die meisten atmosphärischen Gase wie Luft beteiligt sind, bewirkt die Kompression des Gases im System eine Erwärmung des Gases, während die Expansion es kühlt. Einige Dampfmaschinen haben sich dieses Verfahren zunutze gemacht, um den Druck und damit die Temperatur zu erhöhen, und gelten als adiabatische Maschinen. Wissenschaftler klassifizieren adiabatische Prozesse – von Maschinen bis hin zu Wettersystemen – danach, ob sie auf ihre ursprüngliche Temperatur reversibel sind oder nicht.
Innerhalb eines adiabatischen Prozesses tritt eine Temperaturänderung nur aufgrund der von ihm verrichteten Arbeit auf, nicht jedoch aufgrund von Wärmeverlusten an seine Umgebung. Aufsteigende Luft kühlt ab, ohne Wärme an benachbarte Luftmassen zu verlieren. Es kühlt ab, weil der atmosphärische Druck, der die Luft näher an der Erdoberfläche komprimiert und erwärmt, mit der Höhe abnimmt. Wenn der Druck auf ein Gas verringert wird, dehnt es sich aus, und thermodynamische Gesetze betrachten Expansion als Arbeit. Wenn sich die Luftmasse ausdehnt und Arbeit verrichtet, gibt sie keine Wärme an andere Luftmassen ab, die sehr unterschiedlich temperiert sein können, und unterliegt somit einem adiabatischen Prozess.
Es ist fast unmöglich, ein perfektes adiabatisches System zu existieren, da normalerweise etwas Wärme verloren geht. Es gibt mathematische Gleichungen, die Wissenschaftler verwenden, um adiabatische Prozesse zu modellieren, die der Einfachheit halber ein perfektes System annehmen. Diese müssen bei der Planung konkreter Motoren oder Geräte angepasst werden. Das Gegenteil eines adiabatischen Prozesses ist ein isothermer Prozess, bei dem Wärme außerhalb des Systems an seine Umgebung abgegeben wird. Wenn sich ein Gas außerhalb eines Systems mit geregeltem Druck frei ausdehnt, durchläuft es einen isothermen Prozess.