tilavuusmuutoksista

Tilavuusmuutoksista viittaa aineen tilavuuden muutoksiin eri olosuhteissa. Muutokset voivat olla palautuvia tai faasimuutosten aiheuttamia, ja ne riippuvat sekä aineen ominaisuuksista että ulkoisista tekijöistä kuten lämpötilasta, paineesta ja mekaanisesta rasituksesta.

Lämpötilan muutokset aiheuttavat tilavuuden yleensä laajenemaan. Tämä ilmenee tilavuuden lämpölaajenemiskertoimella γ = (1/V)(dV/dT)_P, jonka arvo kertoo, kuinka nopeasti tilavuus muuttuu lämpötilan muuttuessa. Paineen lisäys puolestaan puristaa ainetta ja tilavuus pienenee; tilavuuden kompressibiliteetti κ_T = -(1/V)(dV/dP)_T kuvaa tätä herkkyyttä. Näin tilavuus ja tiheys liittyvät toisiinsa: lämpötilan nousu voi pienentää tiheyttä, mikäli tilavuus kasvaa.

Faasimuutoksissa tilavuus voi muuttua discontinuously siirryttäessä faasista toiseen. Esimerkiksi veden jäätyminen aiheuttaa tilavuuden kasvua, sillä jää on vähemmän tiheää kuin neste. Tällaiset tilavuusmuutokset voivat olla suuria ja niihin liittyy usein latenttinen lämpö.

Gaasien tilavuusmuutokset ovat suuria ja helposti ennakoitavissa ideaalikaasun laissa: V ∝ nRT/P, jolloin tilavuus kasvaa lämpötilan noustessa ja pienenee paineen kasvaessa. Käytännössä tilavuusmuutokset huomioidaan myös nesteiden ja kiinteiden käyttäytymisessä.

Tilavuusmuutoksia mitataan usein dilatometrisesti. Tiedot tilavuusmuutoksista ovat tärkeitä rakennus- ja materiaaliteollisuudessa lämpölaajenemisien huomioon ottamisessa sekä suunnittelussa ja prosesseissa.