Wärmeausdehnung ist die Tendenz der Materie, sich als Reaktion auf eine Temperaturänderung im Volumen zu verändern.

wenn eine Substanz erhitzt wird, beginnen sich ihre Partikel mehr zu bewegen und behalten daher gewöhnlich eine größere durchschnittliche Trennung bei. Materialien, die sich mit steigender Temperatur zusammenziehen, sind selten; Dieser Effekt ist in seiner Größe begrenzt und tritt nur innerhalb begrenzter Temperaturbereiche auf (siehe Beispiele unten). Der Grad der Ausdehnung dividiert durch die Temperaturänderung wird als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials bezeichnet und variiert im allgemeinen mit der Temperatur.

Der Wärmeausdehnungskoeffizient beschreibt, wie sich die Größe eines Objekts bei einer Temperaturänderung ändert. speziell misst es die fraktionelle Größenänderung pro Grad Temperaturänderung bei konstantem Druck. Es wurden verschiedene Arten von Koeffizienten entwickelt: volumetrisch, flächenhaft und linear. welches verwendet wird, hängt von der speziellen Anwendung ab und welche Dimensionen werden als wichtig angesehen. bei Festkörpern könnte man sich nur mit der Änderung entlang einer Länge oder über einen bestimmten Bereich befassen.

der volumetrische Wärmeausdehnungskoeffizient ist der grundlegendste Wärmeausdehnungskoeffizient. Im Allgemeinen expandieren oder kontrahieren Substanzen, wenn sich ihre Temperatur ändert, wobei eine Expansion oder Kontraktion in alle Richtungen auftritt. Substanzen, die sich in jeder Richtung mit gleicher Geschwindigkeit ausdehnen, werden isotrop genannt. Für isotrope Materialien können die Flächen- und linearen Koeffizienten aus dem volumetrischen Koeffizienten berechnet werden.

Mathematische Definitionen dieser Koeffizienten sind nachstehend für Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase definiert.

allgemeiner volumetrischer thermischer Ausdehnungskoeffizient im allgemeinen Fall eines Gases, einer Flüssigkeit oder eines Feststoffes ist der volumetrische Wärmeausdehnungskoeffizient gegeben durch

der Index p zeigt an, dass der Druck während der Expansion konstant gehalten wird, und der Index \"v\" betont, dass es sich um die volumetrische (nicht lineare) Expansion handelt, die in diese allgemeine Definition eintritt. im Fall eines Gases ist die Tatsache, dass der Druck konstant gehalten wird, wichtig, weil das Volumen eines Gases sowohl mit Druck als auch mit Temperatur merklich variieren wird. für ein Gas mit niedriger Dichte kann dies aus dem idealen Gasgesetz gesehen werden.