物体の温度を変化させると、硬度や熱伝導率などの物理的特性の一部も変化します。したがって、物体の温度を上げると、一般にその寸法が増加することがわかります。この現象は熱膨張として知られています。
液体の場合、液体自体は形状を持たないため、体積膨張のみが研究されます。実際、固体の膨張に適用される同じ法則が液体にも当てはまります。したがって、固体の膨張の数学方程式は液体の膨張の計算に使用されます。
V 0を液体の初期体積、 γ を液体の体積膨張係数、 ΔT を温度変化とすると、次のようになります。
V= V 0 + ΔV および ΔV= γ.V 0 .ΔT
液体には独自の形状がないため、液体の体積膨張を測定するには固体の容器を使用します。したがって、液体の熱挙動を解析する際には、液体の膨張と同時に起こる容器の膨張も考慮する必要があります。
例を見てみましょう。容器の縁まで液体で満たされていると想像してください。固体と液体の全体を加熱すると、液体は固体よりも膨張するため、液体がオーバーフローすることがわかります。容器から溢れた量から、液体の見かけの膨張の尺度 (ΔV ap ) が得られます。容器の膨張 (ΔV rec ) がわかっている場合は、次のように液体の実際の膨張(ΔV) を決定できます。
ΔV= ΔV rec + ΔV ap
体積膨張方程式を使用すると、次のように書くことができます。
ΔV ap = γ ap .V 0 .ΔT および ΔV rec = γ rec .V 0 .ΔT
ここで、 γ ap は液体の見かけの膨張係数、 γ rec は容器の体積膨張係数です。いくつかの置換を行うと、次のようになります。
γ= γ rec + γ ap