La plupart des solides, des liquides et des gaz se dilatent lorsqu'ils sont chauffés car les molécules qui composent la substance se déplacent plus rapidement, ce qui met plus de distance entre chacune des molécules. Cette propriété de la matière est vraie quel que soit l'état de la matière dans la plupart des cas. Il existe des exceptions à cette règle générale; l'eau, par exemple, se dilate lorsqu'elle passe de la forme liquide à la forme solide.
La température elle-même est une mesure du niveau d'énergie dans une substance. Cette énergie est en corrélation avec la vitesse à laquelle les molécules du matériau se déplacent. À n'importe quelle température au-dessus du zéro absolu, les molécules d'une substance se déplacent. À mesure que la température augmente, les molécules commencent à se déplacer plus rapidement. Plus les molécules se déplacent rapidement, plus la distance moyenne entre les molécules augmente. Si la température augmente suffisamment, le matériau passe de l'état solide à l'état liquide. Parce que les molécules d'un liquide sont plus éloignées les unes des autres que dans un solide, le liquide ne conserve sa forme que s'il se trouve dans un récipient. Si la température augmente encore plus, les molécules se déplacent plus rapidement et s'étalent encore plus. À ce stade, la substance devient un gaz, ce qui nécessite également un récipient pour conserver sa forme.
