Quando una sostanza aumenta di temperatura, aumenta anche di dimensione, il che provoca un successivo aumento della pressione quando contenuta. Questo processo, chiamato espansione termica, potrebbe facilmente distruggere apparecchiature basate su vapore caldo o acqua. Per contrastare l’espansione termica, le persone utilizzano valvole di sfogo termico. Queste valvole consentono alla pressione in eccesso di fuoriuscire da un sistema piuttosto che causare un’esplosione. Una valvola di sfogo termico è comune su molti dispositivi domestici e commerciali, poiché la legge ne richiede l’uso come precauzione di sicurezza di base.
Sebbene sia chiamata valvola di sfogo termico, funziona in base alla pressione. All’aumentare della temperatura, aumenta anche la pressione interna: è questa pressione che fa scattare la valvola. La valvola di sfogo termico è entrata nell’uso comune con la caldaia a vapore, una macchina che utilizza il calore per trasformare l’acqua in vapore, che crea una pressione positiva all’interno della caldaia. Questa pressione spinge il vapore fuori e oltre una ruota, che gira dalla forza del vapore che passa. La tornitura genera potenza, e il vapore viene contenuto, lasciato raffreddare e rimesso in caldaia.
Queste macchine erano soggette a surriscaldamento ed esplosione se non monitorate con molta attenzione. Le prime valvole di sfogo termico permettevano all’acqua di fuoriuscire quando la pressione all’interno della caldaia diventava troppo alta. Le prime valvole erano molto semplici, di solito si basavano su un tappo che veniva forzato su e giù quando la pressione diventava troppo alta. Anche se era molto rudimentale, questa è ancora la base per molte moderne valvole di sfogo termico.
Una valvola di sfogo termico varia di dimensioni a seconda che rilasci acqua o vapore. Una valvola di sfiato dell’acqua è solitamente molto più piccola di una valvola di rilascio del vapore. Questo perché la pressione si basa sulla quantità. In un sistema a vapore, gran parte del volume è occupato dall’aria, mentre un sistema ad acqua è solo acqua. Ciò significa che per eliminare lo stesso volume di materiale, è necessario rimuovere molta più aria.
La maggior parte delle volte, una persona troverà una valvola di sfogo termico sulla parte di un sistema che si basa sull’acqua calda. Sebbene parti di sistemi che funzionano a vapore caldo generino anche calore e pressione in eccesso, è meno probabile che abbiano sistemi di valvole completi. Quando l’aria è abbastanza sotto pressione, ritorna allo stato liquido; in forma liquida, occupa meno spazio, il che elimina la pressione. Ci vuole una quantità significativa di pressione per far tornare l’acqua allo stato solido, una pressione di gran lunga superiore alla maggior parte delle apparecchiature. Questo generalmente rende la pressione a base d’acqua più pericolosa di quella a base di vapore.