Come risultato di variazioni di temperatura, la materia cambia di volume. Questo concetto è noto come la dilatazione termica. Come una sostanza si riscalda, le particelle nel muovere la materia su, sempre più attivo con l'aumentare della temperatura. Questa attività fa sì che le particelle hanno bisogno di spazio aggiuntivo fra l'altro, l'ampliamento delle dimensioni di un materiale. L'equazione per descrivere questo concetto è conosciuto come il coefficiente di dilatazione termica e può essere definita dal fatto che il grado di espansione è diviso per il cambiamento di temperatura in un materiale.

L'uso di determinati materiali solidi in costruzione e di ingegneria è un risultato diretto di questa espansione termica. La necessità per gli oggetti di mantenere la loro forma, senza distorsioni importanti risultati nella pratica comune di utilizzare metalli e materie plastiche. Ad esempio, un martello ha bisogno di mantenere la propria forma, come l'aumento delle temperature per evitare perdita di valore. Anche se questo principio è vero in generale in base al tipo di materiale utilizzato, alcune strutture, come i cristalli, può possedere diversi coefficienti di dilatazione termica a seconda della forma.

Allo stesso modo con il concetto di espansione termica negativa, le condizioni estreme come ad esempio i materiali causa freddo al contratto per i motivi esattamente opposta, come regolare la dilatazione termica. Spesso gli altri materiali con coefficienti diversi sono necessari, in combinato disposto con questi solidi. Un esempio potrebbe essere una finestra, che ha bisogno di accessori in gomma per impedire l'espansione e la contrazione della struttura in metallo.

Il più duro del materiale, più bassa è la dilatazione termica. Liquidi la crescita sarà più facilmente di solidi. Ciò è causato dal fatto che il legame tra l'aumento di energia delle particelle, le diminuzioni di espansione termica di tali sostanze. Inoltre, alcune materie cambiano dimensione a causa di assorbimento o desorbimento di acqua o solventi.

Un tipo di espansione conosciuta come espansione del filtro anisotropico può verificarsi all'interno di alcuni tipi di materiali. Ciò significa che il solido non si espanderà esattamente uguali in ogni direzione. Qualsiasi materiale con un numero di strati, come la grafite, si espande in genere più facilmente in modo perpendicolare con gli strati, piuttosto che verticalmente contro gli strati. Questo può essere vantaggioso per i progettisti durante il tentativo di fare un montaggio che avrebbe bisogno di espandersi in una sola direzione, quando esposti alle variazioni di temperatura.