volymökning

Volymökning är ökningen av ett ämnes eller en systems volym. Den uppstår främst när temperatur eller tryck förändras, men kan även ske vid fasändringar eller kemiska reaktioner som bildar gas.

Orsaker och mekanismer

Termisk volymökning uppstår när värme tillförs. För isotropa material beskrivs förändringen med volymexpansionskoefficienten β, där ΔV ≈ β V0 ΔT. För många fasta ämnen är β i storleksordningen 10^-5–10^-4 per kelvin; vätskor kan ha större värden. En närbesläktad relation är ΔV ≈ 3α V0 ΔT, där α är den linjära expansionskoefficienten.

Gaser följer ofta idealgasbeteende: vid konstant mängd och tryck ökar volymen med temperaturen, och vid konstant temperatur ökar volymen när trycket minskar (PV = nRT). Vid praktiska förhållanden krävs ofta justeringar för avvikelse från idealbeteende.

Fasövergångar och kemiska reaktioner kan ge betydande volymförändringar, särskilt när gas bildas eller vätskor avdunstas.

Betydelse och tillämpningar

Volymökning är central i termisk design och konstruktion. Expansionsfogar och toleranser sätts med hänsyn till β och α för att undvika skjuv, sprickor eller misslyckanden i byggnader, rörsystem och mekaniska konstruktioner. Materialval baseras på hur mycket de expanderar med temperaturändringar.

Mätning och begrepp

Volym kan mätas genom vattenförskjutning eller specialiserad volymmätning. Eftersom massa ofta bevaras är volymökningen nära kopplad till densitetsändringar.

Se även: termisk expansion, expansionskoefficient, densitet.