Multe materiale, în special metalele, se extind fizic atunci când sunt încălzite, datorită energiei cinetice crescute a atomilor. Această expansiune se mișcă spre exterior în toate cele trei dimensiuni, deși nu neapărat în același grad. Coeficientul de dilatare liniară este valoarea care corelează diferența de lungime a unui obiect cu diferența de temperatură a obiectului atunci când au fost efectuate cele două măsurători de lungime. O valoare mai mare înseamnă că materialul se extinde mai mult la o creștere a temperaturii stabilite decât un material cu un coeficient mai mic.
Strict vorbind, coeficientul de dilatare liniară este, de asemenea, o funcție de temperatură, dar pentru majoritatea materialelor, poate fi considerat o constantă pentru intervalul de la 32 ° la 212 ° F (0 ° la 100 ° C). De asemenea, lichidele se extind, iar echivalentul tridimensional, coeficientul de dilatare cuboidală la o anumită temperatură, este utilizat în calculele modificărilor de volum. Gazele se extind pentru a umple orice recipient în care sunt plasate. Pe măsură ce volumul lor este fix, presiunea gazelor crește pe măsură ce temperatura crește.
Tabelele acestor valori sunt disponibile în manualele de inginerie. Valorile sunt date în unități de 10,000a’ sau în 10-6 m/m K sau în 10-6in/in °F. Simbolul a’ este folosit în sistemul de măsurare standard american. Evaluarea unui exemplu va ajuta la clarificarea acestor unități.
Această valoare este exprimată în unități de lungime. Coeficientul de dilatare liniară pentru sârma de alamă este listat la 18.7 x 10-6 m/m K și 10.4 x 10-6in/in °F. Calculul pentru extinderea în lungime a unui fir de alamă care are 10 picioare (3.048 m) lungime la 70 ° F (21.1 ° C) și este încălzit la 80 ° F (26.6 ° C) este:
10 picioare înseamnă 120 de inci. Sârma de alamă se va extinde cu 10.4 x 10-6 inci pe inch de lungime inițială pe gradul Fahrenheit de creștere a temperaturii. 120 + (10.4 x 10-6) x 120 x 10 = 120.0125 inchi.
În unități metrice, calculul este 3.048 m + (18.7 x 10-6) x 3.048 x 10×5/9 = 3.048316 m, ceea ce este egal cu 120.0124 inci. 5/9 din ecuație transformă un grad Fahrenheit într-un grad Celsius.
Această diferență de lungime poate părea banală, dar atunci când proiectați elemente precum cablurile de alimentare care au sute de mile sau kilometri lungime și care vor experimenta diferențe de temperatură de 150° sau mai mult, totuși, trebuie luată în considerare dilatarea termică. Piesele cu toleranțe foarte strânse, cum ar fi dispozitivele optice, trebuie, de asemenea, să fie protejate de variațiile de temperatură sau să permită expansiunea neuniformă a pieselor realizate din materiale diferite.