l'espansione termica è la tendenza della materia a cambiare in volume in risposta a un cambiamento di temperatura.

quando una sostanza viene riscaldata, le sue particelle iniziano a muoversi di più e quindi di solito mantengono una separazione media maggiore. i materiali che si contraggono con l'aumentare della temperatura sono rari; questo effetto è di dimensioni limitate e si verifica solo entro intervalli di temperatura limitati (vedere gli esempi di seguito). il grado di espansione diviso per il cambiamento di temperatura è chiamato coefficiente di dilatazione termica del materiale e generalmente varia con la temperatura.

il coefficiente di espansione termica descrive come le dimensioni di un oggetto cambiano con un cambiamento di temperatura. in particolare, misura la variazione frazionaria delle dimensioni per grado di variazione di temperatura a una pressione costante. sono stati sviluppati diversi tipi di coefficienti: volumetrico, area e lineare. che viene utilizzato dipende dalla particolare applicazione e quali dimensioni sono considerate importanti. per i solidi, uno potrebbe riguardare solo il cambiamento lungo una lunghezza, o su qualche area.

il coefficiente di espansione termica volumetrica è il coefficiente di espansione termica più basico. in generale, le sostanze si espandono o si contraggono quando la loro temperatura cambia, con espansione o contrazione che si verificano in tutte le direzioni. le sostanze che si espandono alla stessa velocità in tutte le direzioni sono chiamate isotropiche. per materiali isotropici, l'area e i coefficienti lineari possono essere calcolati dal coefficiente volumetrico.

definizioni matematiche di questi coefficienti sono definite di seguito per solidi, liquidi e gas.

coefficiente volumetrico di dilatazione termica generale nel caso generale di un gas, liquido o solido, il coefficiente volumetrico di espansione termica è dato da

il pedice p indica che la pressione è mantenuta costante durante l'espansione e il pedice \"v\" sottolinea che si tratta dell'espansione volumetrica (non lineare) che entra in questa definizione generale. nel caso di un gas, il fatto che la pressione sia mantenuta costante è importante, perché il volume di un gas varierà sensibilmente sia con la pressione che con la temperatura. per un gas di bassa densità questo può essere visto dalla legge del gas ideale.