Tanto os líquidos quanto os recipientes sólidos que os contém, sofrem uma variação de volume com uma variação de temperatura.

Dilatação dos líquidos

Diferentes líquidos apresentam diferentes valores para o coeficiente de dilatação volumétrica \(\gamma\) , e para uma variação de temperatura \(\Delta T\) apresentam uma variação de volume $$ \Delta V = V_0 \gamma \Delta T, $$ assim como nos sólidos tridimensionais, com a diferença que líquidos tendem a dilatar mais. Para líquidos, não faz sentido falar em dilatação linear ou superficial, e para o caso de um líquido contido em um recipiente, temos que fazer outras considerações.
Ilustração da dilatação de um líquido em um recipiente. Como o recipiente também se dilata, é preciso ter cuidado no cálculo da dilatação do líquido. Inicialmente, o líquido está a uma certa altura do recipiente, figura a). Após um breve período do tempo no fogo, figura b), o frasco dilata primeiro e a altura do líquido no recipiente desce. Após algum tempo, c), o líquido também se dilatará e sua altura no frasco sobe.

Considere uma certa quantidade de um dado líquido que se encontra dentro de um recipiente. Com o objetivo de estudarmos a dilatação do líquido ao variarmos sua temperatura, levamos o sistema líquido mais recipiente para ser aquecido por uma chama (figura acima). O processo pode ser descrito em partes:

a) Estado Inicial
Primeiramente, antes que o sistema receba calor da chama, tanto o líquido quanto o recipiente estão a temperatura ambiente. A coluna de líquido ocupará um certo volume do recipiente e sua superfície marcará uma certa altura.
b) Estado Intermediário
Quando o sistema recebe calor da chama, este sofre uma variação de temperatura e, consequentemente, se dilata. Como a dilatação do recipiente acontece antes, pois o mesmo está em contato direto com a chama, a coluna de líquido desce em relação a altura inicial.
c) Estado Final (Equilíbrio Térmico)
Após o aquecimento do recipiente, por condução térmica, o líquido começa a receber calor e se dilatar. Depois que o líquido e o recipiente entrarem em equilíbrio térmico, a altura da coluna do líquido estará acima da inicial, se o coeficiente de dilatação volumétrico do líquido for maior que a do recipiente.

Dilatação aparente

Para calcular a dilatação aparente, basta encher um recipiente até a borda com um dado líquido e depois aquecer o sistema. O volume derramado será na quantidade de líquido que se dilatou, aparentemente. Mas como o recipiente também dilata, possibilitando armazenamento de mais líquido, então, na realidade, o líquido dilatou mais que o volume que foi derramado. Assim, a fórmula para a dilatação de um líquido em um recipiente precisa levar em conta a dilatação do recipiente, logo: $$\Delta V_{líquido} = \Delta V_{aparente} + \Delta V_{frasco},$$ onde \(\Delta V_{líquido} = \) dilatação total do líquido, \(\Delta V_{frasco} = \) dilatação do recipiente e \(\Delta V_{aparente} = \) dilatação que o líquido aparenta ter sofrido (volume derramado).

Dilatação anômala da água

A água apresenta um comportamento incomum, diferente da maioria das outras substâncias. A água se contrai a medida que se aproxima da temperatura de 4ºC. Ainda na fase líquida, em 4ºC que ela atinge a máxima densidade: \(1,0 g/cm^3\) . Já a maioria das substâncias, costumam apresentar sua máxima densidade na fase sólida. Por este fato que o gelo (fase sólida) flutua na água (fase líquida). Este comportamento da água é essencial à vida marítima de lugares frios. Quando um lago começa a congelar, o gelo flutua, permitindo que a vida marítima continue a existir embaixo da camada de gelo que está na superfície.