모든 물질들은 상의 변하가 일어나지 않는 온도 범위 내에서 열이 가해지면 어느 정도 팽창한다. 열이 가해지면 물질 내 원자 진동의 평균진폭을 증가시키는데 이는 원자들 사이의 평균 간격을 증가시킨다. 길이가 L인 물체가 크기가 ΔT인 온도 변화를 겪었다고 가정하자. 만일 ΔT가 상당히 작으면 길이의 변화 ΔL은 일반적으로 L과 ΔT에 비례한다. 수학적으로 나타내면 다음과 같다.
ΔL=αLΔT
여기서 α는 물질에 대한 선팽창계수라 불린다. 비등방적, 예를 들면 비대칭적 결정, 물질에 대해 α는 팽창을 측정한 축에 따라 의존하는 다른 값으 가진다. α는 온도에 따라 어느 정도 달라지느데 온도 변하의 크기 뿐 아니라 절대 온도에도 의존한다. 이 실험에서는 등방적 금속들의 선팽창계수 α를 측정하게 될 것이다. 등방적 금속들의 선팽창계수는 일차원을 따라 측정하면 된다. 또한 이 실험의 한계 내에서 선팽창계수는 온도에 따라 변하지 않는다.
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