据说，火车刚问世的时候，人们铺的钢轨是一根紧接一根的。工人们冒着严寒铺上钢轨，铁路通车，但当炎热的夏天到来之后，又不得不停运了——平整的铁路变得七扭八歪，钢轨“热坏了”。原来，这是热胀冷缩的作用。一般的物体都会遇热膨胀、遇冷收缩。例如钢轨的温度从0℃升高到1℃，它的长度就会增加原来的0000011倍。在炎热的夏天，赤日照到钢轨上，温度可以达到30～40℃，摸起来烫手；在严寒的冬天，钢轨又会冷到－25℃，甚至达到－40℃。就算夏天和冬天温度只差50℃吧，北京到太原的铁路长514公里，冬夏之间就要差上大约280米！所以，铁路路面的钢轨并不是密接的，每根钢轨之间都留有一定的间隙。
各种物质热胀冷缩的本领是不同的。如果沿着京太铁路架一条铝制电线，0℃时的长度也是514公里，在冬夏温差50℃时，电线的长度会差上6168米。这是因为铝线遇热以后，温度由0℃升高1℃，长度就会增长原来的0000024倍，比钢的热胀冷缩本领还要大。电线多是用铜和铝做的，在架电线时要特别注意热胀冷缩问题，夏天架电线，绝不能绷紧，一定要留有余地。平时吊铁丝，也应当注意到这一点。与此相反，1927年12月，欧洲报纸上登出了这样一条惊人的消息：法国遭到连续几天的严寒的袭击，巴黎市中心的塞纳河桥受到严重的破坏。桥的铁架受冷收缩，因此桥面上的砖突然碎裂。桥上交通只得暂时断绝。桥居然被冻短了！你也许会说，把铁桥固定住，不让它热胀冷缩不行吗？这可不容易，热胀冷缩产生的力是惊人的。如果拿一根外径216毫米、壁厚8毫米、长100毫米的钢管，我们把它的两端牢牢固定，以0℃加热到100℃，钢管向外的推力竟能达到127吨！反过来，当这个钢管从100℃的高温降到0℃时，也会产生那么大的拉力。如果建筑物里埋下这种钢管，恐怕过不了几个月后，就会千疮百孔了。为了避免因热胀冷缩影响建筑物的结构，各种热气管和热液管都要在管道中安装伸缩管，当导管热胀冷缩时，只改变伸缩管的弯曲程度，不去影响其他部分。也许你会接着问：巴黎大铁桥遇冷收缩了，它上边的砖也要遇冷收缩，为什么会把砖压坏呢？这是由于桥和砖冷的程度不同造成的。温度升高时，固体的线度增长叫固体的线膨胀。温度上升1℃固体线度的增加跟0℃时线度的比叫做线胀系数。此外还有体胀系数、面胀系数等。
不同物质的线胀系数是不同的。铁的线胀系数是0000012，钢的线胀系数是0000011，水泥的线胀系数是0000014，各种材料各行其是。这样，有时会互相挤压，有时会互相远离，于是就会发生巴黎铁桥之类的事故。
当然，也可以利用热胀冷缩的力来为人类服务。从前，农村使用的大多是畜力车轮大车，这种车的木轮外紧紧地套着一个铁箍，套装时铁匠先把铁箍加热，趁热把它套到木轮上，然后用冷水一浇，胀大了的铁箍猛一收缩，便与木轮紧紧配合在一起了。用同样的方法，也可以为木桶戴上铁箍。现代火车的车轮也是用这种古老的方法套轮箍，轮箍是用钢材制成的，它的内径稍小于车轮外径，将轮箍加热使它膨胀后套到车轮上，冷却后便能紧箍住车轮。轮箍磨损后，只需要将它加热，就可以取下来。前不久，出现了一种“热膨胀式撑筒”。这种撑筒里有一种对热胀冷缩十分敏感的感温弹簧，它在温度变化时可以产生十几公斤的力，移动10—20毫米的距离。利用这种撑筒，可以控制各种气动门窗、自动开关等，不必外接电源。