Mnogi materijali, posebno metali, fizički se šire kada se zagrijavaju, zbog povećane kinetičke energije atoma. Ova ekspanzija se kreće prema van u sve tri dimenzije, iako ne nužno u istom stupnju. Koeficijent linearne ekspanzije je vrijednost koja korelira razliku u duljini objekta s razlikom u temperaturi objekta kada su obavljena dva mjerenja duljine. Veća vrijednost znači da se materijal više širi tijekom zadanog porasta temperature od materijala s nižim koeficijentom.
Strogo govoreći, koeficijent linearne ekspanzije također je funkcija temperature, ali za većinu materijala može se smatrati konstantom za raspon od 32° do 212°F (0° do 100°C). Tekućine se također šire, a trodimenzionalni ekvivalent, koeficijent kuboidnog širenja pri danoj temperaturi, koristi se u izračunima promjena volumena. Plinovi se šire kako bi ispunili bilo koji spremnik u koji su stavljeni. Kako je njihov volumen fiksiran, tlak plinova raste kako temperatura raste.
Tablice ovih vrijednosti dostupne su u inženjerskim priručnicima. Vrijednosti su dane u jedinicama od 10,000 10a’ ili u 6-10 m/m K ili u 6-XNUMX in/in °F. Simbol a’ koristi se u standardnom američkom mjernom sustavu. Procjena primjera pomoći će da ove jedinice budu jasne.
Ova vrijednost je izražena u jedinicama duljine. Koeficijent linearne ekspanzije za mjedenu žicu naveden je na 18.7 x 10-6 m/m K i 10.4 x 10-6 in/in °F. Izračun za proširenje duljine mjedene žice koja je duga 10 stopa (3.048 m) na 70°F (21.1°C) i zagrijana je na 80°F (26.6°C) je:
10 stopa je 120 inča. Mjedena žica će se proširiti 10.4 x 10-6 inča po inču početne duljine po Fahrenheitovom stupnju porasta temperature. 120 + (10.4 x 10-6) x 120 x 10 = 120.0125 inča.
U metričkim jedinicama, izračun je 3.048 m + (18.7 x 10-6) x 3.048 x 10×5/9 = 3.048316 m, što je jednako 120.0124 inča. 5/9 u jednadžbi pretvara stupanj Fahrenheita u Celzijev stupanj.
Ova razlika u duljini može se činiti trivijalnom, ali pri projektiranju elemenata poput energetskih kabela koji su dugi stotine milja ili kilometara i koji će doživjeti temperaturne razlike od 150° ili više, međutim, mora se uzeti u obzir toplinsko širenje. Dijelovi s vrlo malim tolerancijama, kao što su optički uređaji, također moraju biti zaštićeni od temperaturnih varijacija ili prihvatiti neujednačeno širenje dijelova izrađenih od različitih materijala.