等溫膨脹可以這樣理解:設有一個密封的汽缸中，有一個帶着連桿的活塞（與汽缸壁密封氣體但可沿汽缸內壁滑動），這時汽缸外壁與溫度恆定的熱源熱接觸（熱量可以透過能傳熱的汽缸壁材料由熱源傳導給密封在汽缸內的氣體），這時汽缸內的氣體就能從熱源等溫地（實際上氣體的溫度應該比熱源的溫度低一個很小的溫差）吸收熱量推動活塞對外界作正功。
等溫膨脹即是指熱力學系統在恆定溫度下發生的各種物理或化學過程。在整個等溫過程中，熱量的傳遞使系統與其外界處於熱平衡狀態。由於體系經歷絕熱過程，故與外界無熱交換。又由於氣體向真空自由膨脹，外壓爲零，故體系對環境做功也爲零。
由熱力學第一定律可得體系內能的變化爲零，理想氣體的內能只是溫度的函數，所以理想氣體絕熱自由膨脹後溫度將恢復原來的溫度。
等溫膨脹：溫度不變，體積變大，壓力減小。(氣體物質的量不變的前提下)
英國化學家波義耳提出：在密閉容器中的定量氣體，在恆溫下，氣體的壓強和體積成反比關係，稱之爲玻意耳定律。
等溫過程爲熱力學系統始末態溫度相等，且等於環境的溫度，在整個過程中環境的溫度不變的熱力學過程。
