التمدد الحراري تغير في أبعاد المادة أو حجمها نتيجة تغير درجة الحرارة، وينتج عن زيادة حركة الجسيمات وتباعدها عند التسخين أو تقاربها عند التبريد. يظهر التمدد في الأجسام الصلبة والسوائل والغازات بدرجات مختلفة، إذ يكون ضئيلاً في الصلب وأكبر في السوائل وأكثر وضوحاً في الغازات، ويتحدد بمعاملات خطية وسطحية وحجمية بحسب طبيعة الجسم والتطبيق المدروس. تفسر الظاهرة ارتخاء الأسلاك صيفاً وشدها شتاء، وتغير ضغط إطارات السيارات، والحاجة إلى فواصل في الجسور والسكك والأنابيب. كما تستثمر في أجهزة تنظيم الحرارة والمحرارات المعدنية، وتراعى في التصميم الهندسي لتجنب الإجهادات والتشققات الناتجة عن تغيرات الحرارة.