Termoelasticitet är förändringen i storleken och formen på ett fast föremål när temperaturen på det föremålet fluktuerar. Material som är mer elastiska kommer att expandera och dra ihop sig mer än de material som är mer oelastiska. Forskare använder sin förståelse av termoelasticitet för att designa material och föremål som tål temperaturfluktuationer utan att gå sönder.
Forskare har förstått ekvationerna som beskriver termoelasticitet i över 100 år men har först nyligen börjat stresstesta material för att avgöra hur termoelastiska de är. Genom att utsätta material för stigande och fallande temperaturer kan ingenjörer förutsäga hur mycket dessa material kommer att expandera eller dra ihop sig vid olika temperaturer. Denna kunskap är viktig när man bygger maskiner eller viktbärande konstruktioner med delar som måste passa tätt ihop. Att förstå principerna för termoelasticitet hjälper ingenjörer att designa saker som bibehåller sin strukturella integritet för en rad temperaturer.
Principerna för termoelasticitet har påverkat hur ingenjörer designar ett antal olika objekt. Att veta att betong expanderar när den värms upp är till exempel anledningen till att trottoarer utformas med små utrymmen mellan plattorna. Utan dessa utrymmen skulle betongen inte ha något utrymme att expandera, vilket orsakar en stor påfrestning på materialet och leder till sprickor, brott eller hål. På samma sätt är broar utformade med expansionsfogar för att komponenterna ska kunna expandera när de värms upp.
Alla material som är elastiska expanderar vid upphettning och drar ihop sig vid kylning. Expansionen som beskrivs av termoelasticitetsformler orsakas av en ökning av atomernas rörelse i materialet. Dessa atomer förblir kopplade till varandra när ett fast ämne värms upp men molekylbindningarna växer i storlek, vilket gör att atomerna kan röra sig bort från varandra och får materialet att växa. Omvänt, när ett material kyls, rör sig atomerna mindre och bindningarna drar dem närmare varandra.
Termoelasticitetsprinciperna dikterar att expansionen som orsakas av en temperaturökning kommer att få ett föremål att expandera i alla riktningar. Betongplattor expanderar ut mot varandra, upp från marken och ner mot marken när de värms upp. Koppar eller andra kärl kommer också att expandera i alla riktningar på ett sådant sätt att den totala volymen de kan innehålla ökar i takt med kärlets storlek. Specifika formler används i studiet av termoelasticitet för att beskriva hur föremål förändras i form med förändringar i temperatur.