Πολλά υλικά, ειδικά μέταλλα, διαστέλλονται φυσικά όταν θερμαίνονται, λόγω της αυξημένης κινητικής ενέργειας των ατόμων. Αυτή η επέκταση κινείται προς τα έξω και στις τρεις διαστάσεις, αν και όχι απαραίτητα στον ίδιο βαθμό. Ο συντελεστής γραμμικής διαστολής είναι η τιμή που συσχετίζει τη διαφορά μήκους ενός αντικειμένου με τη διαφορά θερμοκρασίας του αντικειμένου όταν ελήφθησαν οι δύο μετρήσεις μήκους. Μια μεγαλύτερη τιμή σημαίνει ότι το υλικό διαστέλλεται περισσότερο σε μια καθορισμένη αύξηση της θερμοκρασίας από ένα υλικό με χαμηλότερο συντελεστή.
Αυστηρά μιλώντας, ο συντελεστής γραμμικής διαστολής είναι επίσης συνάρτηση της θερμοκρασίας, αλλά για τα περισσότερα υλικά, μπορεί να θεωρηθεί σταθερά για την περιοχή από 32° έως 212°F (0° έως 100°C). Τα υγρά διαστέλλονται επίσης και το τρισδιάστατο ισοδύναμο, ο συντελεστής κυβοειδούς διαστολής σε μια δεδομένη θερμοκρασία, χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς των μεταβολών όγκου. Τα αέρια διαστέλλονται για να γεμίσουν οποιοδήποτε δοχείο τοποθετούνται. Καθώς ο όγκος τους είναι σταθερός, τα αέρια αυξάνονται σε πίεση καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία.
Οι πίνακες αυτών των τιμών είναι διαθέσιμοι σε εγχειρίδια μηχανικής. Οι τιμές δίνονται σε μονάδες 10,000a’ ή σε 10-6 m/m K ή σε 10-6in/in °F. Το σύμβολο α’ χρησιμοποιείται στο τυπικό αμερικανικό σύστημα μετρήσεων. Η αξιολόγηση ενός παραδείγματος θα βοηθήσει να γίνουν σαφείς αυτές οι μονάδες.
Αυτή η τιμή εκφράζεται σε μονάδες μήκους. Ο συντελεστής γραμμικής διαστολής για ορειχάλκινο σύρμα αναφέρεται σε 18.7 x 10-6 m/m K και 10.4 x 10-6 in/in °F. Ο υπολογισμός για τη διαστολή σε μήκος ενός ορειχάλκινου σύρματος που έχει μήκος 10 πόδια (3.048 m) στους 70°F (21.1°C) και θερμαίνεται στους 80°F (26.6°C) είναι:
10 πόδια είναι 120 ίντσες. Το ορειχάλκινο σύρμα θα διαστέλλεται 10.4 x 10-6 ίντσες ανά ίντσα αρχικού μήκους ανά βαθμό Fahrenheit αύξησης της θερμοκρασίας. 120 + (10.4 x 10-6) x 120 x 10 = 120.0125 ίντσες.
Σε μετρικές μονάδες, ο υπολογισμός είναι 3.048 m + (18.7 x 10-6) x 3.048 x 10×5/9 = 3.048316 m, που ισούται με 120.0124 ίντσες. Το 5/9 της εξίσωσης μετατρέπει έναν βαθμό Φαρενάιτ σε βαθμό Κελσίου.
Αυτή η διαφορά μήκους μπορεί να φαίνεται ασήμαντη, αλλά όταν σχεδιάζετε στοιχεία όπως καλώδια τροφοδοσίας που έχουν μήκος εκατοντάδες μίλια ή χιλιόμετρα και τα οποία θα έχουν διαφορές θερμοκρασίας 150° ή περισσότερο, ωστόσο, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η θερμική διαστολή. Εξαρτήματα με πολύ στενές ανοχές, όπως σε οπτικές συσκευές, πρέπει επίσης να προστατεύονται από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας ή να προσαρμόζονται στην ανομοιόμορφη διαστολή των εξαρτημάτων που κατασκευάζονται από διαφορετικά υλικά.