Volumeverandering

Volumeverandering is het verschijnsel waarbij het volume van een stof of systeem verandert als reactie op externe invloeden zoals temperatuur, druk, vochtgehalte of chemische veranderingen, en bij fasetransities. De mate van verandering hangt af van de intrinsieke eigenschappen van het materiaal en van de omstandigheden.

De belangrijkste oorzaken zijn thermische expansie, drukverandering, fasetransities en vochtopname of swelling. Bij thermische expansie neemt het volume toe bij een stijging van de temperatuur; het relatieve volumeverschil wordt weergegeven door ΔV/V0 ≈ α_v ΔT, waarbij α_v het volumetrische expansiecoëfficiënt is. Bij drukverandering daalt het volume met toenemende druk: ΔV/V0 ≈ -κ ΔP, waarbij κ de compressibiliteit is (of K de bulkmodulus, met K = 1/κ). Fasetransities zoals smelten of verdampen kunnen plotseling grote volumeveranderingen veroorzaken, net als chemische reacties die gasvorming opleveren. Daarnaast kunnen vochtopname en swelling, bijvoorbeeld in hydrogel- of houtachtige materialen, tot volumetoename leiden.

Metingen van volumeverandering gebeuren met dilatometrie (veranderingen in lengte of volume), met behulp van het Archimedes-principe om volume te bepalen via massa en drijfmateriaal, of met interferometrische technieken voor hoge precisie.

Toepassingen en belang: inzicht in volumeveranderingen is cruciaal voor het ontwerp van constructies en drukvaten, voor geologie en bodemsmechanica, materiaalwetenschap en biologie, waar cel- en weefselzwelling een rol spelen.

Zie ook: volumetrische expansie, bulkmodulus, compressibiliteit.