انبساط گرمایی یا انبساط حرارتی، تمایل ماده به تغییر شکل، حجم، مساحت و چگالی در هنگام تغییر دما است.
در مایعات و جامدات، یک تعادل دینامیکی بین نیروهای چسبندگی درون ماده وجود دارد که باعث می‌شود اتم‌ها و مولکول‌ها در کنار یکدیگر قرار بگیرند. تغییر شرایط محیطی نظیر افزایش دما، باعث بر هم خوردن این تعادل و افزایش فاصله بین اتم‌ها می‌شود.
رفتار مواد مختلف در مواجهه با تغییر دما با یکدیگر متفاوت است. از این‌رو، برای هر ماده یک ضریب انبساط حرارتی تعریف تعیین می‌شود. این ضریب، معمولا نسبت تغییرات طول یا حجم بر واحد دما را نمایش می‌دهد.
فرمول ضریب انبساط حرارتی
روابط مختلفی برای تعیین ضریب انبساط حرارتی مواد ارائه شده‌اند. در حالت کلی، ضریب انبساط حجمی گازها، مایعات و جامدات از رابطه زیر به دست می‌آید:
- α: ضریب انبساط حجمی
- p: بیانگر ثابت بودن فشار در حین انبساط
- V: حجم
- T: دما
- v: بیانگر حجمی (در هر سه جهت) بودن انبساط
ضریب انبساط در جامدات
انبساط حراتی جامدات با در نظر گرفتن محدودیت جسم در جهت‌های مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد. اگر جسم مورد نظر از تمام جهات آزاد باشد، ضریب انبساط حرارتی با استفاده رابطه کلی (ضریب انبساط حجمی) قابل تعیین خواهد بود. در صورت آزادی انبساط جسم در یک جهت، باید از رابطه ضریب انبساط خطی (جایگزینی طول با حجم در رابطه کلی) استفاده کرد. انبساط خطی در اجسام کشیده (دارای طول زیاد)، با مفهوم کرنش نیز قابل تعریف است.
