La dilatation thermique est la tendance de la matière à changer de volume en réponse à un changement de température.

quand une substance est chauffée, ses particules commencent à bouger plus et maintiennent donc généralement une plus grande séparation moyenne. les matériaux qui se contractent avec la température croissante sont rares; cet effet est limité en taille et ne se produit que dans des plages de températures limitées (voir les exemples ci-dessous). le degré de dilatation divisé par le changement de température est appelé le coefficient de dilatation thermique du matériau et varie généralement avec la température.

le coefficient de dilatation thermique décrit comment la taille d'un objet change avec un changement de température. plus précisément, il mesure la variation fractionnaire de la taille par degré de variation de température à pression constante. plusieurs types de coefficients ont été développés: volumétrique, surfacique et linéaire. qui est utilisé dépend de l'application particulière et quelles dimensions sont considérées comme importantes. pour les solides, on pourrait seulement se préoccuper du changement sur une longueur ou sur une zone quelconque.

le coefficient de dilatation thermique volumétrique est le coefficient de dilatation thermique le plus basique. en général, les substances se dilatent ou se contractent lorsque leur température change, l'expansion ou la contraction se produisant dans toutes les directions. les substances qui se développent au même rythme dans toutes les directions sont appelées isotropes. pour les matériaux isotropes, la surface et les coefficients linéaires peuvent être calculés à partir du coefficient volumétrique.

les définitions mathématiques de ces coefficients sont définies ci-dessous pour les solides, les liquides et les gaz.

coefficient de dilatation thermique volumétrique général dans le cas général d'un gaz, liquide ou solide, le coefficient volumétrique de dilatation thermique est donné par

l'indice p indique que la pression est maintenue constante pendant l'expansion, et l'indice «v» souligne que c'est l'expansion volumétrique (non linéaire) qui entre dans cette définition générale. dans le cas d'un gaz, le fait que la pression soit maintenue constante est important, car le volume d'un gaz varie sensiblement avec la pression et la température. pour un gaz de faible densité, on peut le voir à partir de la loi des gaz parfaits.