我国古代制造精密器具时，为了避免器具受温度和湿度的影响而发生形状和体积的变化，很注意选料。《前汉书·律历志》说：“铜为物之至精，不为燥、湿、寒、温变节，不为霜、露、风、雨改形。”量器最考究精密，它的容积应力求不变化。唐代诗人李商隐（813～858）的《太仓箴》说得好：“龠合斗斛，何以用铜？取其寒暑暴露不改其容。”可见他们已经意识到物体形状、大小能随温度、湿度而有所变化。
物体热胀冷缩引起的热应力是十分强大的，不能忽视。古代作战与打猎，弓箭为有效的远程武器，制造者与使用者很留心它的热膨胀和热应力，要求弓在严冬和炎夏热应力变化不大。《考工记·弓人》就全面考虑了弓的取料问题：“弓人为弓，取六材，必以其时。”《梦溪笔谈·技艺》也讨论了这个问题：“予伯兄善射，自能为弓……寒暑力一。凡弓初射与天寒，则劲强而能挽；射久、天暑，则弱不能胜矢。此胶为病也。凡胶欲薄而筋力欲尽。强弱任筋不任胶，此所以射久力不屈，寒暑力一也。”
把热膨胀与热应力用之于工程也很常见。2世纪初四川武都太守虞诩，曾主持西汉水（嘉陵江的上源）航运整治工程，为了清除泉水大石，用火烧石，再趁热浇冷水，使坚硬的岩石在热胀冷缩中炸裂，以便开凿。《后汉书·虞诩传》的注引《续汉书》说：“下辩东三十里有峡，中当泉水，生大石，障塞水流，每至春夏，辄溢没秋稼，坏败营郭。诩乃使人烧石，以水灌之，石皆坼裂，因镌去石，遂无汜溺之患。”下辩为县名，在今甘肃成县西。如果追溯到更远，战国时蜀郡太守李冰，在今宜宾一带清除滩险也用此法：“李冰为蜀守，冰知天文、地理……大滩江中，其崖崭峻不可凿，乃积薪烧之，故其处悬崖有赤白五色。”（东晋常璩《华阳国志》卷三《蜀志》）。此事大约在公元前256年到公元前251年。
这种“火烧水淋法”（或纯火烧，即火烧空气冷却）后世也有应用。《物理小识》卷七《烧石易凿法》说：“万安张振山开河……以桐油石灰与黑豆末之，烧石，则凿之甚易……智按：以硫烧之，其石亦易碎。”明、清时也曾用“火烧法”（或叫烧爆法）来开矿。
在金属冶炼技术中，由于温度变化范围大，热应力问题最值得注意。殷商时代的青铜铸造工艺中，就设法尽量减少热应力，例如殷代中期的盛酒青铜器“四羊方尊”（1938年湖南宁乡出土）高0.583米，它的羊角头采用“填范法”铸成中空，泥胎不拿出。这种方法不仅节省了青铜，更重要的是可以避免在冷缩过程中由于厚薄关系而引起缩孔和裂纹。同时期一些青铜器的柱脚（或粗大部分），也采用这种方法，只有柱脚最末端一二十厘米是铸成实心的。这种填范法是为了减少热应力。
3000多年前减少热应力的填范法与2200多年前增大热应力的火烧法，从不同侧面显示了我国古代对于热膨胀与热应力的认识。