Monet materiaalit, erityisesti metallit, laajenevat fyysisesti kuumennettaessa atomien lisääntyneen kineettisen energian vuoksi. Tämä laajennus liikkuu ulospäin kaikissa kolmessa ulottuvuudessa, vaikkakaan ei välttämättä samassa määrin. Lineaarinen laajentumiskerroin on arvo, joka korreloi objektin pituuseron kohteen lämpötilaeroon, kun kaksi pituusmittausta tehtiin. Suurempi arvo tarkoittaa, että materiaali laajenee enemmän asetetun lämpötilan nousun aikana kuin materiaali, jonka kerroin on pienempi.
Tarkasti ottaen lineaarinen laajenemiskerroin on myös lämpötilan funktio, mutta useimpien materiaalien osalta sitä voidaan pitää vakiona 32 ° – 212 ° C (0 ° – 100 ° F). Nesteet myös laajenevat, ja tilavuusmuutosten laskennassa käytetään kolmiulotteista vastinetta, kuutiomaista laajentumiskerrointa tietyssä lämpötilassa. Kaasut laajenevat täyttämään kaikki astiat, joihin ne asetetaan. Kun niiden tilavuus on kiinteä, kaasujen paine kasvaa lämpötilan noustessa.
Näiden arvojen taulukot ovat saatavilla insinöörin käsikirjoissa. Arvot on ilmoitettu yksiköinä 10,000 a ‘tai 10-6 m/m K tai 10-6 in/in ° F. Symbolia a ‘käytetään amerikkalaisessa vakiomittausjärjestelmässä. Esimerkin arvioiminen auttaa tekemään näistä yksiköistä selkeitä.
Tämä arvo ilmaistaan pituusyksiköinä. Messinkilangan lineaarisen laajentumiskerroimen arvo on 18.7 x 10-6 m/m K ja 10.4 x 10-6 tuumaa. Laskelma 10 m: n pituisen messinkisen langan laajentumiselle 3.048 ° C: n lämpötilassa 70 ° C: ssa on seuraava:
10 jalkaa on 120 tuumaa. Messinkilanka laajenee 10.4 x 10-6 tuumaa tuumaa alkuperäistä pituutta kohti Fahrenheit-asteen lämpötilan nousua kohti. 120 + (10.4 x 10-6) x 120 x 10 = 120.0125 tuumaa.
Metriyksiköissä laskelma on 3.048 m + (18.7 x 10-6) x 3.048 x 10 × 5/9 = 3.048316 m, joka on 120.0124 tuumaa. Yhtälön 5/9 muuntaa Fahrenheit -asteen Celsius -asteeksi.
Tämä pituusero voi tuntua vähäpätöiseltä, mutta suunniteltaessa elementtejä, kuten virtakaapeleita, jotka ovat satoja kilometrejä tai kilometrejä pitkiä ja joiden lämpötilaero on 150 ° tai enemmän, on kuitenkin otettava huomioon lämpölaajeneminen. Osat, joilla on erittäin tiukat toleranssit, kuten optisissa laitteissa, on myös suojattava lämpötilan vaihteluilta tai otettava huomioon eri materiaaleista valmistettujen osien epätasainen laajentuminen.