Ancak, malzeme ısınır veya soğursa, boyutunu ve/veya şeklini değiştirerek genişleyebilir veya büzülebilir. Bu olguya termal genleşme denir. Termal genleşme katsayısı, termal genleşmeden bahsettiğimizde sıklıkla atıfta bulunulan bir şeydir. Bu, bir malzemenin değişen sıcaklıkta ne kadar genişleyeceğini (boyutunda artış anlamına gelir) veya büzüleceğini (boyutunda azalma anlamına gelir) bize söyleyen benzersiz bir sayıdır. Daha büyük katsayılar, malzemenin küçük katsayılara sahip olanlardan daha fazla genişlediğini gösterir. Bu, pratikte önemli bir kavramdır - özellikle birden fazla malzemeyle uğraştığınızda.
Belirli malzemeler, özellikle yüksek sıcaklık genleşme katsayısı gösterenler, sıcaklık değişimiyle şekil değiştirmeye meyillidir. Bu, cıvata ısındığında bu malzemelerin dairesel bir segmentte bükülebileceği veya sonunda hafızalı polimerleri anımsatan şekilde şekil değiştirebileceği anlamına gelir. Bu malzemelerin bu şekilde kalmasına güveniyorsak, o zaman bu çok büyük bir sorundur. Diyelim ki yüksek termal genleşme katsayısına sahip bir malzemeden yapılmış bir köprümüz var. Bu sıcaklık arttıkça ve köprü ısındıkça, temelde sıcaklıkla birlikte bükülmeye/şekil değiştirmeye maruz kalacaktır. Şimdi, eğer bu bir baypas köprüsüyse, bu adamlar yolculuk etrafındaki mesafeyi o kadar artırmışlardır ki, o köprüde araç kullanan herkesi tehlikeye atmaktadır. Düz bir yolda ilerlemeyen herhangi bir köprüde araç kullanmaya değmez.
Sıcaklık arttıkça, malzemeler daha fazla genleşme eğilimindedir. Bu tüm malzemeler için geçerlidir, ancak yüksek termal genleşme katsayılarına sahip malzemeler için daha da geçerlidir. Şimdi şunu düşünün: Yüksek termal genleşme katsayısına sahip bir malzemeyi ısıttığımızda, düşük katsayıya sahip bir malzemeyi ısıttığımızdan çok daha fazla genleşecektir. Bu, özellikle farklı uygulamalar için malzeme seçerken listenin başında yer alır. Yüksek sıcaklıkta çok fazla deforme olmayan bir malzeme istiyorsak, düşük termal genleşme katsayılı bir malzeme seçmeliyiz. Bu şekilde, sağlam olan ve yapısını koruyacak bir kumaş seçtiğinizden emin olabilirsiniz.
Yani bir malzemeyi ısıttığımızda, temel parçaları - moleküller - soğumaya kıyasla çok daha dinamik hale gelir. Bu ek hareket, moleküller arası kuvvetleri bozabilir ve malzemenin genel mukavemetine zarar verebilir. Bu özellikle büyük termal genleşme katsayılarına sahip malzemeler için geçerlidir. Bu malzemeler ısındığında, molekülleri bir arada tutan bağlar çok daha kolay kırılmaya başlar ve bu da malzemeyi çok zayıflatır. Malzememizin bir amaç için sert ve dayanıklı olmasını istediğimizde bu ciddi bir endişe kaynağıdır.
Kısacası, aşırı sıcakta veya aşırı soğukta, yüksek termal olarak genleşebilen şeyler o kadar iyi değildir. Örnek: Avantajı, çok soğuk bir ortamda yüksek katsayılı bir malzememiz varsa çok fazla büzülecektir. Ancak, aynı malzemeyi aşırı yüksek bir sıcaklığa koyarsak, önemli ölçüde genleşir. Bu da, malzemenin tahmin etmediğimiz şekillerde dengesizleşebileceği ve deforme olabileceği anlamına gelir. Eldeki görev için doğru malzemeyi seçmek, içinde çalışabileceğimiz dış sıcaklıklara göre son derece önemlidir. Bu malzemenin bu koşullarla nasıl farklı şekilde etkileşime gireceğini bilmek için, nasıl bir araya getirildikleri konusunda bilinçli olmalıyız.
Daha yüksek termal genleşme katsayılarına sahip malzemelerle ürün tasarlamak zordur. Malzemenin şeklini koruyacağından ve yüksek veya düşük sıcaklıklarda deforme olmayacağından emin olmalıyız. Ve malzemenin yapmak istediğimiz şey için yeterince güçlü olduğundan emin olmalıyız. Bu, düşük termal genleşme katsayısına sahip bir malzemeyle uğraştığımızdan daha fazla miktarda belirtilen malzeme kullanılarak gerçekleştirilebilir. Kullanılan malzemede bir artış doğal olarak daha ağır ve dolayısıyla daha maliyetli bir son ürüne yol açacaktır. İşleri karmaşıklaştırabilecek bir diğer husus, malzemeyi doğru şekilde şekillendirmek için özel üretim standartları kullanmaktır. Bu, malzemenin eğilmeyeceğini veya ısıdan kırılmayacağını garanti etmeye yardımcı olmak içindir.