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,即熱膨脹指數表示。大多數情況之下,此指數為正值。也就是說溫度升高體積擴大。但是也有例外,當水在0到4攝氏度之間,會出現反膨脹。而一些陶瓷材料在溫度升高情況下,幾乎不發生幾何特性變化,其熱膨脹指數接近0。
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,這時的熱膨脹指數可簡化定義為: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,有線膨脹指數和體膨脹指數之分。如石墨結構具有顯著的各向異性,因而石墨纖維線膨脹指數也呈現出各向異性,表現為平行於層面方向的熱膨脹指數遠小於垂直於層面方向。