A expansão térmica ocorre quando uma transferência de calor faz com que a matéria mude de volume em resposta a uma mudança na temperatura. Quando uma substância se aquece, as partículas dentro dela começam a se mover, o que cria espaço entre as partículas. Conforme o espaço entre as partículas se expande, a substância começa a aumentar de tamanho.
Segundo a Encyclopædia Britannica, quando o material que está esquentando é sólido, a expansão térmica costuma causar uma alteração no comprimento ou na espessura da substância. Sólidos cristalinos com exatamente a mesma configuração estrutural se expandem uniformemente em todas as dimensões. Se o material for líquido, seu volume aumenta durante a expansão térmica. As forças que unem moléculas e átomos são diferentes para cada substância, portanto, o tipo de mudança que ocorre nas substâncias durante a expansão térmica é sempre diferente.
O oposto da expansão térmica é a contração térmica, que faz com que uma substância diminua de tamanho conforme o espaço entre suas partículas fica menor. De acordo com a Penn State College of Engineering, as condições ambientais podem causar expansão e contração térmica em um curto espaço de tempo. Algumas substâncias também sofrem expansão térmica negativa. Isso ocorre quando um material se contrai quando aquecido, em vez de se expandir. O tungstato de zircônio cúbico exibe expansão térmica negativa quando é aquecido.
