Когда тепловая энергия передана твердому телу, то возникает рост кинетической и потенциальной энергий его молекул. Это означает, что их колебания учащаются и они удаляются дальше друг от друга. По мере того как молекулы отдаляются друг от друга, длина и ширина твердого тела увеличиваются. Расширение не слишком велико, и чтобы его заметить, нужно какое-то приспособление.

Продемонстрируем расширение твердого тела, для этого проведем исследование:

Прибор, использованный в этом исследовании, показан на рисунке сверху. АВ — металлический стержень, жестко закрепленный в точке А. Конец В покоится на ролике С, к которому присоединен длинный указатель. Подогрейте стержень несколькими газовыми горелками вдоль его длины. По мере роста температуры стержень расширяется, и точка В перемещается над С, вращая ролик и одновременно передвигая указатель относительно шкалы. Чем длиннее указатель, тем больше его линейное отклонение по шкале. Еще один прибор показан на рисунке справа. Проволока определенного сопротивления жестко закреплена в точках М и N и присоединена к внешней электрической цепи. Вторая проволока присоединена к проволоке МN посередине между М и N. Эта проволока один раз переброшена вокруг шкива, а на другом ее конце подвешен груз. Когда ток во внешней цепи включен, температура проволоки МN растет, она расширяется и провисает. Груз опускается, поворачивая шкив и двигая по шкале указатель, присоединенный к нему. Когда ток выключен, проволока охлаждается и сокращается. Вместе с ней поднимается груз, и указатель движется обратно к исходной позиции.

Далее будет показано, что эффект нагрева и, следовательно, расширение пропорциональны квадрату силы тока. Таким образом, если бы шкала была отградуирована соответствующим образом, этот прибор мог бы быть использован для измерения силы электрического тока. Прибор этого типа вместе с тем использовался для измерения силы переменного тока, поскольку эффект нагрева не зависит от направления тока. Теперь он редко используется для этого.

Это исследование показывает, что должна соблюдаться осторожность при установке электрических кабелей или проводов. Если это делается летом, то провода должны немного провисать так, чтобы зимой, когда их длина сократится, они не разорвались бы при натяжении. Дополнительная длина, необходимая для этого, может быть рассчитана.

Прибор, показанный на рисунке сверху, также может быть применен для измерения расширения стержня. Угол отклонения указателя может быть подсчитан по расстоянию, пройденному им по шкале; этот угол такой же, как и угол поворота шкива. Длина, на которую увеличился стержень, может быть подсчитана по этому углу и радиусу шкива. Стержень нужно хорошо   прогреть  газовой   горелкой, чтобы его расширение вследствие увеличения температуры могло быть зафиксировано прибором.