热膨胀仪是在一定的温度程序、负载力接近于零的情况下，测量样品的尺寸变化随温度或时间的函数关系的仪器。

热膨胀系数物体由于热膨胀仪温度改变而有胀缩现象。其变化能力以等压(p一定)下，单位温度变化所导致的体积变化，即热膨胀系数表示热膨胀系数α=ΔV/(V*ΔT)中ΔV为所给温度变化ΔT下物体体积的改变，V为物体体积。严格说来，上式只是温度变化范围不大时的微分定义式的差分近似;准确定义要求ΔV与ΔT无限微小，这也意味着，热膨胀系数在较大的温度区间内通常不是常量。

温度变化不是很大时，α就成了常量，利用它，可以把固体和液体体积膨胀表示如下： Vt=V0(1 3αΔT)， 而对理想气体， Vt=V0(1 0.00367ΔT); Vt、V0分别为物体末态和初态的体积对于可近似看做一维的物体，长度就是衡量其体积的决定因素，这时的热膨胀系数可简化定义为：单位温度改变下长度的增加量与的原长度的比值，这就是线膨胀系数。

对于三维的具有各向异性的物质，有线膨胀系数和体膨胀系数之分。如石墨结构具有显著的各向异性，因而石墨纤维线膨胀系数也呈现出各向异性，表现为平行于层面方向的热膨胀系数远小于垂直于层面方向。所以热膨胀仪可测量固体、熔融金属、粉末、涂料等各类样品。

由以上的简述，可知热膨胀仪广泛应用于无机陶瓷、金属材料、塑胶聚合物、建筑材料、涂层材料、耐火材料、复合材料等领域。