Thermische Ausdehnung tritt auf, wenn eine Wärmeübertragung dazu führt, dass sich das Volumen von Materie als Reaktion auf eine Temperaturänderung ändert. Wenn sich eine Substanz erwärmt, beginnen sich die darin enthaltenen Partikel zu bewegen, wodurch ein Zwischenraum entsteht die Partikel. Wenn sich der Raum zwischen den Partikeln ausdehnt, beginnt die Substanz an Größe zuzunehmen.
Laut Encyclopædia Britannica bewirkt die Wärmeausdehnung normalerweise eine Änderung der Länge oder Dicke der Substanz, wenn das Material, das sich erwärmt, fest ist. Kristalline Festkörper mit der exakt gleichen strukturellen Konfiguration dehnen sich in allen Dimensionen gleichmäßig aus. Handelt es sich bei dem Material um eine Flüssigkeit, vergrößert sich sein Volumen bei der Wärmeausdehnung. Die Kräfte, die Moleküle und Atome verbinden, sind für jede Substanz unterschiedlich, daher ist die Art der Veränderung, die in Substanzen während der Wärmeausdehnung auftritt, immer unterschiedlich.
Das Gegenteil der thermischen Ausdehnung ist die thermische Kontraktion, die dazu führt, dass eine Substanz an Größe abnimmt, wenn der Raum zwischen ihren Partikeln kleiner wird. Umweltbedingungen können laut Penn State College of Engineering innerhalb kurzer Zeit zu einer thermischen Ausdehnung und Kontraktion führen. Einige Stoffe erfahren auch eine negative Wärmeausdehnung. Dies tritt auf, wenn sich ein Material beim Erhitzen zusammenzieht, anstatt sich auszudehnen. Kubisches Zirkoniumwolframat weist beim Erhitzen eine negative Wärmeausdehnung auf.
