Toplinsko širenje je svojstvo tvari da mijenja (povećava) svoj oblik (duljinu, površinu ili volumen) uslijed promjene (povećanja) temperature. Koeficijent toplinksih širenja označavamo s \(\alpha \) (linearno) i \(\gamma\) (volumno) i oni su specifični za svaku tvar.
Linearno širenje
Kod linearnog širenja promatramo 1D objekt (štap, žica...). Početnu duljinu tvari koju promatramo označavamo \(l_0\), a konačnu duljinu (nakon širenja) označavamo s \(l\). \( \Delta T\) je povećanje temperature koje uzrokuje širenje.
\( l = l_0(1+\alpha \Delta T) \)
Volumno širenje
Kod volumnog širenja promatramo širenje u 3 dimenzije (promjenu volumena). Početni volumen označavamo \(V_0\), a konačni s \(V\). \(\Delta T\) je povećanje temperature koje uzrokuje širenje. Trodimenzionalnu promjenu možemo smatrati kao trostruku jednodimenzionalnu promjenu, tj. linearno širenje u tri dimenzije pa je veza između temperaturnih koeficijenata:
\(\gamma = 3\alpha\)
\( V = V_0 (1 + \gamma \Delta T) \)
Bimetalna traka
Bimetalna traka je element koji se sastoji od dva različita metala. Zbog različitih koeficijenata toplinskog rastezanja, bimetalna traka se prilikom zagrijavanja savija tako da metal većeg koeficijenta bude vanjski, a metal manjeg koeficijenta unutarnji dio trake.
Na slici je prikazan primjer zagrijavanja bimetalne trake. Možemo vidjeti da metal A ima veći koeficijent linearnog toplinskog širenja jer se pri zagrijavanju njegova duljina poveća za veći iznos i on time postaje vanjski metal savijene trake.
