当外界压力恒定、物体温度升高时,分子的热运动将加剧,它们彼此排斥,出现占有更大空间的趋势。因此绝大多数物质都具有热胀冷缩的宏观特性。不同材质的物体膨胀程度各不相同,而这种胀缩也是全方位的。比如,当一根圆柱形金属棒的温度发生变化时,不但它的轴向尺寸会变化,径向尺寸也会变化。一般情况下,人们更关心其轴向,即长度的变化。在一维情况下,固体受热后长度的增加称为线膨胀。在相同条件下,不同材料的固体,其线膨胀的程度各不相同,一般用线膨胀系数来表征物质的线膨胀特性。线膨胀系数是物质的基本物理参数之一。[1]
材料的线膨胀大小和温度有关,在温度变化不大时,固体在某一方向上的伸长量与温度的增加量成正比,还与物体的原长成正比。原长不同的固体,在升高相同温度时,在同一方向上的伸长量是不同的。
为了描述线膨胀的特性,引入了线膨胀系数的概念。线膨胀系数即固体温度每升高1摄氏度,引起的线度伸长量跟原长度之比。
测量线膨胀系数的方法按加热方式分为流水加热法、水蒸气加热法、电加热法等。按测量方式分为:千分表法、组合法单色光的劈尖干涉法、光杠杆法、传感器测量法等。线胀系数测量较为常见的方法是利用电加热待测材料,利用温度计在多个温度工作点下,用尺度望远镜和光杠杆测量材料由不同状态温差所引起的长度变化,从而得到材料的线膨胀系数。[2]