Przemiana adiabatyczna jest przemianą, w której zmianie ulegają wszystkie trzy parametry opisujące gaz tj. ciśnienie, objętość i temperatura. Cechą charakterystyczną tej przemiany jest to, że gaz nie wymienia ciepła z otoczeniem (Q = 0), zatem pierwsza zasada termodynamiki musi mieć postać:
\( \Delta U=W\)
gdzie: ΔU – zmiana energii wewnętrznej gazu, W – praca.
Z przedstawionej zależności wynika, że w przemianie adiabatycznej gaz wykonuje pracę kosztem swojej energii wewnętrznej. Zatem przy rozprężaniu musi się zmniejszać temperatura gazu.
Przebieg przemiany adiabatycznej opisuje prawo Poissona, które ma postać:
\(pV ^{ \kappa } =constans\)
gdzie: p – ciśnienie, V – objętość, κ – współczynnik adiabatyczny.
Współczynnik adiabatyczny jest zdefiniowany jako stosunek ciepła właściwego gazu przy stałym ciśnieniu (cp) do jego ciepła właściwego przy stałej objętości (cV):
\( \kappa = \frac{c _{p} }{c _{V} } \)
Wartość współczynnika adiabatycznego zależy od rodzaju gazu i liczby stopni swobody jego cząsteczek lub atomów. W przypadku gazów jednoatomowych takich jak np. gazy szlachetne jest on równy 1,67. Dla gazów, których cząsteczki składają się z dwóch atomów (np. tlen O2), ta wartość jest mniejsza i wynosi 1,4. 
Na wykresie przedstawiono zależność ciśnienia od objętości p(V) dla przemian izotermicznej i adiabatycznej. Widać, że adiabata nachylona jest pod większym kątem niż izoterma. Pole powierzchni figury ograniczonej wykresem przemiany adiabatycznej i osią V jest pracą wykonaną w danej przemianie stanu gazu. Dla przemiany adiabatycznej praca jest równa:
\(W= \frac{1}{ \kappa -1} (p _{2} V _{2} -p _{1} V _{1})\)
Przemiana adiabatyczna – przykład.
Dwuatomowy gaz sprężono adiabatycznie od ciśnienia 105Pa. Objętość gazu zmniejszyła się 4 razy. Ile wynosiło końcowe ciśnienie gazu?
Dane: Szukane:
κ = 1,4 p2 = ?
V1 = 4V2
p1 = 105Pa
Rozwiązanie:
Zgodnie z prawem Poissona:
\(p _{1} V ^{ \kappa } _{1}=p _{2} V ^{ \kappa } _{2} \)
\(p _{2}=p _{1} \frac{V ^{ \kappa } _{1} }{V ^{ \kappa } _{2} } \)
\(p _{2}=p _{1} \left( \frac{V _{1} }{V _{2} } \right) ^{ \kappa } =p _{1} \left( \frac{4V _{2} }{V _{2} } \right) ^{ \kappa }=p _{1} 4 ^{ \kappa } \)
\(p _{2} =10 ^{5} Pa \cdot 4 ^{1,4} \approx 7 \cdot 10 ^{5} Pa\)
Ciśnienie wzrosło około 7 razy.