Expansão térmica, o aumento geral do volume de um material à medida que a sua temperatura é aumentada. É geralmente expresso como uma mudança fracionada de comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura; um coeficiente de expansão linear é normalmente empregado na descrição da expansão de um sólido, enquanto um coeficiente de expansão de volume é mais útil para um líquido ou um gás. Se um sólido cristalino é isométrico (tem a mesma configuração estrutural ao longo de todo o cristal), a expansão será uniforme em todas as dimensões do cristal. Se não for isométrico, pode haver diferentes coeficientes de expansão para diferentes direções cristalográficas, e o cristal mudará de forma conforme a temperatura muda.
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Num sólido ou líquido, existe um equilíbrio dinâmico entre as forças coesivas que mantêm os átomos ou moléculas juntos e as condições criadas pela temperatura; temperaturas mais elevadas implicam uma maior distância entre os átomos. Diferentes materiais têm diferentes forças de ligação e, portanto, diferentes coeficientes de expansão.