热膨胀系数的含义

热膨胀系数大说明物体的温度变化与长度变化成正比。线膨胀系数是指温度变化1摄氏度时，固体物质在一个方向上的长度变化与其在20℃(即标准实验室环境)时的长度之比。在大多数情况下，这个系数是正的。也就是说，温度的变化与长度的变化成正比，温度升高体积膨胀。然而，也有例外。比如水在0到4摄氏度之间，就会出现负膨胀。而有些陶瓷材料在温度升高时几何特性几乎不变，热膨胀系数接近于零。

分类

热膨胀系数包括线膨胀系数α、面膨胀系数β和体积膨胀系数γ。

对于一个可以近似视为一维的物体，长度是衡量其体积的决定性因素。此时热膨胀系数可以简单定义为单位温度变化下长度增加量与原长度的比值，即线膨胀系数。对于三维各向异性材料，线膨胀系数和体膨胀系数是分开的。比如石墨结构具有明显的各向异性，所以石墨纤维的线膨胀系数也呈现各向异性，这说明平行于平面方向的热膨胀系数比垂直于平面方向的热膨胀系数小得多。

线胀系数

有时称为线性膨胀系数，它表示材料的膨胀或收缩程度。分为某一温度点的线膨胀系数和某一温度区间的线膨胀系数，后者称为平均线膨胀系数。前者是材料单位长度的伸长率增加一度；平均线膨胀系数是材料在一定温度范围内单位长度的平均伸长量，温度升高一度。耐火材料线膨胀系数的常用测量方法有顶杆间接法和望远镜直读法。激光测量线膨胀系数的新方法越来越受到重视。

热膨胀和热容量的关系

热膨胀是固体材料受热后晶格振动加剧引起的体积膨胀，晶格振动的加剧是热运动能量的增加。当单位温度升高时，能量的增量就是热容量。因此，热膨胀系数与热容量密切相关，并具有与热容量相似的规律。即在低温下，膨胀系数也像热容一样按T3定律变化，α和C在0 K趋于零；在高温下，由于明显的热缺陷，α持续增加。该图显示了Al2O3的热膨胀系数和热容随温度的关系。从图中可以看出，在较宽的温度范围内，这两条曲线近似平行，变化趋势相同。