熱膨脹儀是在一定的溫度程序、負載力接近于零的情況下，測量樣品的尺寸變化隨溫度或時間的函數(shù)關系的儀器。

熱膨脹系數(shù)物體由于熱膨脹儀溫度改變而有脹縮現(xiàn)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，即熱膨脹系數(shù)表示熱膨脹系數(shù)α=ΔV/(V*ΔT)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，上式只是溫度變化范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，熱膨脹系數(shù)在較大的溫度區(qū)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(tài)和初態(tài)的體積對于可近似看做一維的物體，長度就是衡量其體積的決定因素，這時的熱膨脹系數(shù)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，這就是線膨脹系數(shù)。

對于三維的具有各向異性的物質，有線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)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系數(shù)也呈現(xiàn)出各向異性，表現(xiàn)為平行于層面方向的熱膨脹系數(shù)遠小于垂直于層面方向。所以熱膨脹儀可測量固體、熔融金屬、粉末、涂料等各類樣品。

由以上的簡述，可知熱膨脹儀廣泛應用于無機陶瓷、金屬材料、塑膠聚合物、建筑材料、涂層材料、耐火材料、復合材料等領域。