Wenn Metall erhitzt wird, beginnen die Atome zu vibrieren. Diese erhöhte Bewegung bewirkt, dass sich die Atome weiter auseinander bewegen. Wenn sich die Atome weiter auseinander bewegen, dehnt sich das Metall aus. Diese Tendenz von Metallen, sich beim Erhitzen auszudehnen, wird als Wärmeausdehnung bezeichnet.
Die Eigenschaft der Wärmeausdehnung kann zu Herausforderungen führen, wenn Metall in realen Anwendungen verwendet wird. Wenn Metall in einer Umgebung mit schwankenden Temperaturen verwendet wird, müssen Dehnungsfugen eingebaut werden; andernfalls würde sich das Metall verbiegen oder sich lösen. Metallbrücken verwenden aus diesem Grund oft Dehnungsfugen. Eisenbahnschienen sind so gebaut, dass sie beim Erhitzen aufeinander zu gleiten können, sodass Eisenbahnwaggons ihre Fahrt fortsetzen können, anstatt aufgrund der Verformung des Metalls aufgrund der Wärmeausdehnung anzuhalten.
Die Eigenschaft der thermischen Ausdehnung ermöglicht auch einige einzigartige Anwendungen von Metall. Die Kontraktion und Ausdehnung von Metallstreifen in einem Thermostat ermöglicht es den Streifen, die Hitze ein- und auszuschalten. Das Erhitzen eines Metalldeckels mit heißem Wasser kann dazu führen, dass sich das Metall ausdehnt und den Durchmesser des Deckels vergrößert. Dadurch wird das Siegel aufgebrochen und das Glas kann geöffnet werden. Wenn ein Metall erhitzt wird, bevor es an einem Objekt angebracht wird, kann beim Abkühlen ein engerer Sitz erreicht werden. Diese Technik wird von Schweißern in einem Verfahren verwendet, das als Schrumpffitting bezeichnet wird.
