Térfogati hőtágulási együttható

A lineáris hőtáguláshoz hasonlóan a folyadékok esetén azt állapíthatjuk meg, hogy a hányados értéke azonos anyagok hőtágulásakor állandó, különböző anyagok esetén más és más, tehát a hányados az anyagi minőségre jellemző. A különböző anyagok térfogati hőtágulását ezzel a hányadossal jellemezhetjük, amit β-val jelölünk és térfogati hőtágulási együtthatónak hívunk: .

A β együttható mértékegysége is 1 / °C. A térfogati hőtágulási együttható megadja egy anyag egységnyi térfogatának 1 / °C,

A folyadékok térfogati hőtágulási együtthatóját is táblázatokban találhatjuk meg. A táblázatok alapján megállapíthatjuk, hogy a folyadékok hőtágulási együttható értékei nagyságrendűek, ami azt jelenti, hogy 10 °C hőmérséklet emelkedés néhány ezreléktől másfél százalék körüli értékig terjedő térfogat növekedést eredményez. A táblázatok megmutatják például azt is, hogy az alkohol hőtágulása több, mint hatszorosa a higanyénak.

Térfogati hőtágulási együttható táblázat

A térfogati hőtágulási együttható értékeket táblázatban szokás összegyűjteni. Táblázatunkban azt adjuk meg, hogy 1 liter folyadék térfogata melegítés hatására hány ml-rel változik meg.

Látható, hogy az alkohol az egyik legjobban táguló folyadék. Megközelítőleg 5-ször nagyobb a hőtágulása, mint a higanyé, pedig már a higany is sokkal jobban tágul, mint a szilárd anyagok.

Szilárd anyagok és folyadékok hőtágulásának összehasonlítása

Ha a folyadékok térfogati hőtágulási együtthatóit tartalmazó táblázatokat összehasonlítjuk a szilárd anyagok hőtágulási adataival, akkor megállapíthatjuk, hogy a folyadékok térfogati hőtágulási együtthatói harmincszor-hatvanszor nagyobbak, mint a lineáris hőtágulási együttható értékek. De vajon jogosan összehasonlítható így a szilárd anyagok és a folyadékok hőtágulása? A válasz az, hogy így nem, hanem a szilárd anyagoknál is a térfogatváltozást kell megvizsgálnunk, illetve a térfogatváltozást jellemző együtthatót.

A számítások szerint a térfogati hőtágulási együttható jó közelítéssel háromszor akkora, mint a lineáris hőtágulási együttható, vagyis nagy pontossággal teljesül a következő összefüggés: β = 3*α.

A 3-as szorzótényezőnek alapvetően az a magyarázata, hogy térfogati hőtáguláskor a geometriai tér három független irányába történik a tágulás, tehát a háromszoros érték a tér három dimenziójának a következménye.

Ezután már összehasonlíthatjuk a két táblázatot, és megállapíthatjuk, hogy a folyadékok hőtágulása általában sokkal nagyobb (ha nem is harmincszor-hatvanszor, de legalább tízszer-hússzor) a szilárd anyagok hőtágulásánál.