物體由於溫度改變而有脹縮現象。其變化能力以等壓(p一定)下，單位溫度變化所導致的體積變化，即熱膨脹係數表示

熱膨脹係數α=ΔV/(V*ΔT).

式中ΔV為所給溫度變化ΔT下物體體積的改變，V為物體體積

嚴格說來，上式只是溫度變化範圍不大時的微分定義式的差分近似;準確定義要求ΔV與ΔT無限微小，這也意味著，熱膨脹係數在較大的溫度區間內通常不是常量。

溫度變化不是很大時，α就成了常量，利用它，可以把固體和液體體積膨脹表示如下:

Vt=V0(1+3αΔT)，

而對理想氣體，

Vt=V0(1+0.00367ΔT);

Vt、V0分別為物體末態和初態的體積

對於可近似看做一維的物體，長度就是衡量其體積的決定因素，這時的熱膨脹係數可簡化定義為:單位溫度改變下長度的增加量與的原長度的比值，這就是線膨脹係數。

對於三維的具有各向異性的物質，有線膨脹係數和體膨脹係數之分。如石墨結構具有顯著的各向異性，因而石墨纖維線膨脹係數也呈現出各向異性，表現為平行於層面方向的熱膨脹係數遠小於垂直於層面方向。

宏觀熱膨脹係數與各軸向膨脹係數的關係式有多個，普遍認可的有Mrozowski算式:

α=Aαc+(1-A)αa

αc,αa分別為a軸和c軸方向的熱膨脹率，A被稱為“結構端面”引數