熱意味著變大的日常線索
用熱水沖一沖卡住的金屬罐蓋，它就鬆了。長橋設有鋸齒狀的伸縮縫；鐵軌鋪設時留有間隙，否則夏天高溫會使它拱起。溫度計能運作，是因為管中的液柱受熱時會往上爬。幾乎每個例子的道理都相同：加熱使分子抖動得更劇烈，而更劇烈的抖動需要多一點空間，於是分子之間的平均間距變大，整個物體便膨脹。
線膨脹：更長的桿與軌
對細長的物體——桿、線、軌——重要的是它的長度改變了多少。在日常生活不太大的溫度範圍內，長度變化 \Delta L 同時正比於原長 L_0 與溫度變化 \Delta T。比例常數 \alpha 就是線膨脹係數，是材料的性質。這就是最簡單形式的熱膨脹。
線熱膨脹。α 通常極小——鋼約為每 K 1.2×10⁻⁵，鋁約為 2.3×10⁻⁵。
- 一段鋼橋在寒冬清晨攝氏負 5 度時長 L₀ = 1000 公尺。炎夏午後升到攝氏 35 度。故 ΔT = 35 −（−5）= 40 K（攝氏的變化量等於克耳文的變化量）。
- 取鋼的 α = 每 K 1.2×10⁻⁵。則 ΔL = α L₀ ΔT =（1.2×10⁻⁵）(1000)(40)。
- ΔL = 0.48 公尺——將近半公尺！這正是橋需要伸縮縫的原因；沒有它們，鋼會以巨大的力推擠而拱曲。
面膨脹與體膨脹
固體在各個方向同時變大，所以板的面積、塊的體積也會膨脹。由於體積約為長度的立方，而每一邊都以同樣微小的比例變大，體膨脹係數 \beta 幾乎正好是線膨脹係數的三倍。液體與氣體沒有固定形狀，因此對它們我們只談體膨脹——而它們的 \beta 大得多，這正是為何溫度計裡的液體比它的玻璃管靈敏許多。
體膨脹，固體的體膨脹係數約為線膨脹係數的三倍。
兩種金屬、一個巧妙把戲——以及水的叛逆
把兩種 \alpha 不同的金屬黏合成一片雙金屬片。加熱它，膨脹較積極的金屬長得較多，迫使整片朝較懶惰的那一側捲曲。這個彎曲能撥動開關：它是舊式恆溫器、烤箱安全斷路器與閃爍方向燈繼電器的核心。單單一個數字 \alpha，就默默地驅動著許多家用機械。
幾乎萬物受熱膨脹——但水在攝氏 0 度到 4 度之間卻相反：它隨升溫而收縮，在約攝氏 4 度時達到最大密度。因此冬天湖裡接近攝氏 0 度的最冷水，密度小於下方攝氏 4 度的水，於是浮在上面。密度更小的冰在表面結成。湖由上而下結凍，讓底下的液態水——以及活著的魚——受到庇護。物理學誠實看待它的例外，而這一個維繫了生態系的存續。