Термическое (тепловое) расширение – изменение линейных размеров и формы тела при изменении его температуры. Изучение теплового расширения тел, называется дилатометрией.

Дилатометрами называют приборы, предназначенные для регистрации и измерения теплового расширения материалов и объемных (линейных) эффектов фазовых превращений. С помощью дилатометров тем или иным методом измеряется изменение длины образца или разности длин исследуемого и эталонного образцов в зависимости от температуры. Для решения различных научных и практических задач разработано множество конструкций дилатометров.

Механические дилатометры измерение длины образца происходит непосредственно с помощью механического индикатора. Чувствительность механических дилатометров обычно не превышает 10^–3мм.

Оптические дилатометры. В простейшем случае изменение длины образца определяется путем наблюдения за смещением его торца через микроскопические или телескопические устройства.

Емкостные дилатометры существенно различаются по конструкциям и электрическим схемам, но все они отличаются преобразованием изменения длины образца в изменение емкости конденсатора, который преобразуется в изменение частоты переменного тока, измеряемое радиотехническими средствами. Чувствительность емкостных дилатометров может быть очень высокой и ограничивается лишь нестабильностью элементов измерительной схемы.

Принцип действия дилатометрических термометров основан на использовании свойства твердого тела изменять свои линейные размеры при изменении температуры. В технических дилатометрах образец помещают в кварцевую трубку с запаянным концом, закрепленную в корпусе прибора. Изменение длины образца через кварцевый стержень сообщается измерительной головке в корпусе прибора (рис. 1).

Проблема, связанная с тепловым расширением, состоит в том, что сложные технические устройства, изготовленные из разных материалов, часто работают в условиях меняющейся температуры. При этом в материале возникают большие внутренние напряжения, что может привести к образованию трещин и дальнейшему разрушению. Для нормальной работы материалов в таких условиях необходимо, чтобы их коэффициенты теплового расширения различались как можно меньше. Например, широкое применение такого строительного материала как железобетон стало возможным только потому, что у его компонентов (стальная арматура и бетон), коэффициенты почти одинаковы. Для впайки электродов в стекло (например, в электрическую лампу) употребляют сплав «платинид», имеющий близкий со стеклом коэффициент теплового расширения.

Тепловое расширение тел учитывается при конструировании всех установок, приборов и машин, работающих в переменных температурных условиях (специальные зазоры между рельсами и мостовыми конструкциями, изгибы трубопроводов, провисающие провода линий электропередач и т. д.).