När ett föremål värms upp får atomerna eller molekylerna som utgör föremålet energi och rör sig snabbare. Denna ökade rörelse gör att atomerna eller molekylerna sprids ut, vilket resulterar i en ökning av objektets storlek.
I vilken utsträckning ett föremål expanderar vid upphettning beror på dess termiska expansionskoefficient. Denna koefficient kvantifierar mängden expansion per enhet temperaturökning. Material med högre värmeutvidgningskoefficient expanderar mer vid upphettning än material med lägre koefficient.
Till exempel har metaller i allmänhet en högre termisk expansionskoefficient än icke-metaller. Detta innebär att metallföremål, såsom en metallstav, expanderar mer när de värms upp än icke-metallföremål, såsom en trästav, när de utsätts för samma temperaturökning.
Det är dock värt att notera att det finns några undantag från denna allmänna regel. Vatten är ett sådant undantag. När vattnet värms upp från 0°C (dess fryspunkt) till 4°C drar det ihop sig istället för att expandera. Detta är en unik egenskap hos vatten som är viktig för dess roll i olika naturfenomen, såsom is som flyter på vattnet.
Sammanfattningsvis får värme i allmänhet föremål att expandera på grund av ökad molekylär rörelse. Expansionens omfattning beror på materialets termiska expansionskoefficient, med vissa material som uppvisar undantag från denna regel.
