Nhiệt làm cho các chất giãn nở. Bởi vì nhiệt làm cho các nguyên tử và phân tử trong chất chuyển động nhanh hơn. Kết quả là chúng chiếm nhiều không gian hơn. Điều này đúng cho các chất khí, chất lỏng và chất rắn, nhưng các chất khí giãn nở nhiều hơn các chất lỏng, và các chất lỏng giản nở nhiều hơn các chất rắn. Khi một chất nguội lại, các phân tử chuyển động chậm lại, kết quả là các chất co lại.

Bộ điều nhiệt được chế tạo sử dụng nguyên lý của sự giãn nở. Chức năng của một bộ điều nhiệt là duy trì một nhiệt độ không đổi suốt một khoảng thời gian. Chúng được sử dụng trong các tủ lạnh, hệ thống sưởi và làm mát, và trong nhiều quá trình công nghiệp.

Khi các vật liệu khác nhau cùng được nung nóng, một số chất giãn nở nhiều hơn các chất khác. Ví dụ, nếu đồng thau được nung nóng thêm một độ C, chúng sẽ giãn nở thêm 15/1000 chiều dài của nó. Nung nóng đồng nguyên chất chẳng hạn, nó sẽ giãn nở khoảng 90% chiều dài của nó. Một loại bộ điều nhiệt gồm một dãi đồng thau và một giải đồng nguyên chất để hình thành nên một băng kép ( một dãi lưỡng kim). Khi một băng kép được nung nóng, các chất khác nhau sẽ giãn nỡ những lượng khác nhau. Kết quả là, băng kép bị cong về phía của chất bị giãn nở ít hơn. Sự bẻ cong này được sử dụng để vận hành một cái van hoặc đóng và mở một mạch điện, và nhiều hệ thống thiết bị khác.

Một băng kép như vậy được sử dụng trong hệ thống nhiệt trung tâm. Nó ngắt mạch khi không khí chạm đến ngưỡng nhiệt, và đóng mạch khi nhiệt độ giảm. Một đầu của băng kép được thả tự do, trong khi đầu còn lại được gắn chặt. Đầu tự do điều khiển một mạch điện được điều chỉnh bởi đầu đốt khí hoặc dầu. Băng kép cong khi nó được nung nóng. Ở một nhiệt độ nhất định nào đó, độ cong của băng kép đủ để ngắt kết nối, đo đó ngắt đầu đốt. Khi không khí nguội đi, băng kép duỗi thẳng cho đến khi nó tạo kết nối và tiếp tục đóng đầu đốt.