тепловое расширение - это тенденция материи к изменению объема в ответ на изменение температуры.

когда вещество нагревается, его частицы начинают двигаться больше и, следовательно, обычно поддерживают более высокое среднее разделение. материалы, которые сокращаются с повышением температуры, редки; этот эффект ограничен по размеру и встречается только в пределах ограниченного диапазона температур (см. примеры ниже). степень расширения, деленная на изменение температуры, называется коэффициентом теплового расширения материала и обычно изменяется с температурой.

коэффициент теплового расширения описывает, как изменяется размер объекта с изменением температуры. в частности, он измеряет дробное изменение размера на градус изменения температуры при постоянном давлении. были разработаны несколько типов коэффициентов: объемный, площадь и линейный. который используется, зависит от конкретного применения и какие размеры считаются важными. для твердых тел можно было бы рассматривать только изменение по длине или по какой-либо области.

коэффициент объемного теплового расширения является самым основным коэффициентом теплового расширения. в общем, вещества расширяются или сжимаются, когда их температура изменяется, с расширением или сжатием, происходящим во всех направлениях. вещества, которые расширяются с одинаковой скоростью во всех направлениях, называются изотропными. для изотропных материалов площадь и линейные коэффициенты могут быть рассчитаны по объемному коэффициенту.

математические определения этих коэффициентов определены ниже для твердых тел, жидкостей и газов.

общий объемный коэффициент теплового расширения в общем случае газа, жидкости или твердого тела, объемный коэффициент теплового расширения определяется выражением

индекс p указывает, что давление поддерживается постоянным во время расширения, а индекс «v» подчеркивает, что это объемное (не линейное) расширение входит в это общее определение. в случае газа важно, что давление поддерживается постоянным, потому что объем газа будет заметно изменяться как с давлением, так и с температурой. для газа с низкой плотностью это видно из закона идеального газа.