热胀冷缩

热胀冷缩是物质响应温度变化而改变其形状、面积、体积和密度的趋势，通常不包括相变。

温度是物质平均分子动能的单调函数。 当一种物质被加热时，分子开始振动和移动更多，通常会在它们之间产生更大的距离。 随温度升高而收缩的物质是不寻常的，并且只发生在有限的温度范围内（见下面的例子）。 相对膨胀（也称为应变）除以温度变化称为材料的线性热膨胀系数，通常随温度变化。 随着粒子中能量的增加，它们开始移动得越来越快，削弱了它们之间的分子间作用力，从而使物质膨胀。

如果状态方程可用，它可用于预测所有所需温度和压力下的热膨胀值，以及许多其他状态函数。

许多材料在一定温度范围内会因受热而收缩； 这通常称为负热膨胀，而不是热收缩。 例如，水的热膨胀系数在冷却到 3.983°C 时降为零，然后在该温度以下变为负值； 这意味着水在这个温度下具有xxx密度，这导致水体在零度以下天气的长时间内将这个温度保持在较低的深度。

还已知其他材料表现出负热膨胀。 相当纯的硅在大约 18 和 120 开尔文之间的温度下具有负热膨胀系数。 ALLVAR Alloy 30 是一种钛合金，在很宽的温度范围内表现出各向异性的负热膨胀。

与气体或液体不同，固体材料在经历热膨胀时往往会保持其形状。

热胀冷缩一般随着键能的增加而降低，这对固体的熔点也有影响，因此，高熔点材料更可能具有较低的热膨胀。 通常，液体比固体膨胀得稍微多一些。 与水晶相比，玻璃的热膨胀略高。 在玻璃化转变温度下，无定形材料中发生的重排导致热膨胀系数和比热的特征不连续性。 这些不连续性允许检测过冷液体转变为玻璃的玻璃化转变温度。 当从外部加热玻璃形成液体时，会发生一种有趣的加热冷却效应，导致液体深处的温度下降。

水（或其他溶剂）的吸收或解吸会改变许多常见材料的尺寸； 与热膨胀相比，许多有机材料由于这种效应而改变尺寸的程度要大得多。 从长远来看，暴露在水中的普通塑料会膨胀很多个百分点。

热胀冷缩改变了物质粒子之间的空间，从而改变了物质的体积。