Atunci când metalul este încălzit, atomii încep să vibreze. Această mișcare crescută face ca atomii să se deplaseze mai departe. Când atomii se deplasează mai departe, metalul se extinde. Această tendință de extindere a metalelor atunci când este încălzită se numește expansiune termică.
Proprietatea expansiunii termice poate crea provocări atunci când metalul este utilizat în aplicații din lumea reală. Atunci când metalul este utilizat într-un mediu în care temperatura fluctuează, trebuie incluse îmbinări de dilatare; în caz contrar, metalul ar fi îndoit sau separat. Podurile metalice folosesc adesea îmbinări de dilatare din acest motiv. Piesele de cale ferată sunt construite astfel încât să se poată aluneca unul pe celălalt în timp ce sunt încălzite, permițând ca vagoanele să continue pe drum, în loc să se oprească datorită deformării metalului cauzată de expansiunea căldurii.
Proprietatea extinderii termice permite, de asemenea, aplicarea unor aplicații unice de metal. Contracția și extinderea benzilor metalice într-un termostat permite benzilor să pornească și să oprească căldura. Încălzirea unui capac metalic cu apă fierbinte poate provoca expandarea metalului, mărind diametrul capacului. Aceasta rupe sigiliul și permite deschiderea vasului. Dacă un metal este încălzit înainte de a se potrivi unui obiect, se poate obține o fixare mai strânsă la răcire. Această tehnică este folosită de sudori într-un proces numit armătură de contracție.
