Metal ısıtıldığında atomlar titremeye başlar. Bu artan hareket, atomların birbirinden uzaklaşmasına neden olur. Atomlar birbirinden uzaklaştığında, metal genişler. Metallerin ısıtıldığında genleşme eğilimine termal genleşme denir.
Termal genleşmenin özelliği, metal gerçek dünya uygulamalarında kullanıldığında zorluklar yaratabilir. Metal sıcaklığın dalgalandığı bir ortamda kullanıldığında, genleşme derzleri dahil edilmelidir; Aksi takdirde, metal tokalaşır veya ayrılır. Metal köprüler bu nedenle genellikle genleşme derzleri kullanır. Demiryolu rayları, ısıtıldıkları zaman birbirlerine doğru kayabilecekleri şekilde inşa edilirler, böylece demiryolu taşıtlarının, ısı genleşmesinin neden olduğu metalin deformasyonu nedeniyle durma noktasına gelmek yerine yollarına devam etmelerini sağlar.
Termal genleşme özelliği, bazı benzersiz metal uygulamalarına izin verir. Metal şeritlerin bir termostatta büzülmesi ve genleşmesi, şeritlerin ısıyı açıp kapatmasını sağlar. Metal bir kapağın sıcak suyla ısıtılması, metalin genişlemesine ve kapağın çapının artmasına neden olabilir. Bu, contayı kırar ve kavanozun açılmasını sağlar. Bir metal bir nesneye sığmadan önce ısıtılırsa, soğutma üzerine daha sıkı bir oturma elde edilebilir. Bu teknik kaynakçılar tarafından shrink fitting adı verilen bir işlemde kullanılmaktadır.
