热胀冷缩是指物体受热时会膨胀，遇冷时会收缩的特性。由于物体内的粒子（原子）运动会随温度改变，当温度上升时，粒子的振动幅度加大，令物体膨胀；但当温度下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩。热胀冷缩是一般物体的特性，4度以下的水、锑、铋、镓和青铜等物质，在某些温度范围内受热时收缩，遇冷时会膨胀，恰与一般物体特性相反。因此，水结冰时，冰是先在水面出现。由于铁轨有热胀冷缩的特性，因此铁轨连结时须保持一定距离，避免轨道间互相挤压导致变形。