อย่างไรก็ตาม หากวัสดุมีอุณหภูมิสูงขึ้นหรือเย็นลง วัสดุอาจขยายตัวหรือหดตัว ทำให้ขนาดและ/หรือรูปร่างเปลี่ยนไป ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการขยายตัวเนื่องจากความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนเป็นค่าที่มักเรียกกันเมื่อพูดถึงการขยายตัวเนื่องจากความร้อน ซึ่งเป็นตัวเลขเฉพาะที่บอกเราว่าวัสดุจะขยายตัว (หมายถึงขนาดเพิ่มขึ้น) หรือหดตัว (หมายถึงขนาดลดลง) มากเพียงใดเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ค่าสัมประสิทธิ์ที่มากขึ้นบ่งบอกว่าวัสดุจะขยายตัวมากกว่านั้นเมื่อค่าสัมประสิทธิ์น้อยลง นี่คือแนวคิดสำคัญในการปฏิบัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณต้องจัดการกับวัสดุหลายชนิด
วัสดุบางชนิด โดยเฉพาะวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่ออุณหภูมิสูง มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนรูปร่างเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป นั่นหมายความว่าเมื่อวัสดุเหล่านี้ได้รับความร้อน วัสดุเหล่านี้อาจบิดเป็นวงกลมหรือยืดออกจนเสียรูปร่างในที่สุด ซึ่งชวนให้นึกถึงพอลิเมอร์หน่วยความจำ หากเราพึ่งพาวัสดุเหล่านี้เพื่อให้คงรูปร่างไว้ได้ ปัญหานี้จะร้ายแรงมาก สมมติว่าเรามีสะพานที่สร้างจากวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและสะพานอุ่นขึ้น สะพานจะโค้งงอหรือเปลี่ยนรูปร่างตามอุณหภูมิ หากเป็นสะพานบายพาส สะพานเหล่านี้ก็จะเพิ่มระยะทางรอบการเดินทางมากจนเป็นอันตรายต่อผู้ที่ขับรถบนสะพานนั้น สะพานที่ไม่ตรงไปตรงๆ ไม่เหมาะที่จะขับบนสะพานนั้น
เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น วัสดุต่างๆ จะมีแนวโน้มที่จะขยายตัวมากขึ้น ซึ่งเป็นกรณีเดียวกับวัสดุทั้งหมด แต่จะยิ่งเกิดขึ้นกับวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนสูงมากขึ้นไปอีก ลองพิจารณาสิ่งนี้: เมื่อเราให้ความร้อนกับวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนสูง วัสดุดังกล่าวจะขยายตัวมากขึ้นกว่าเมื่อเราให้ความร้อนกับวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเราเลือกวัสดุสำหรับการใช้งานต่างๆ หากเราต้องการวัสดุที่ไม่เสียรูปมากเกินไปที่อุณหภูมิสูง เราควรเลือกวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ ด้วยวิธีนี้ คุณจะมั่นใจได้ว่าเนื้อผ้าที่เลือกจะมีความแข็งแรงทนทานและสามารถรักษาโครงสร้างเอาไว้ได้
ดังนั้น หากเราให้ความร้อนกับวัสดุ ส่วนประกอบพื้นฐานของวัสดุ ซึ่งก็คือโมเลกุล จะเคลื่อนไหวได้คล่องตัวกว่ามากเมื่อเทียบกับการทำให้เย็นลง การเคลื่อนไหวเพิ่มเติมนี้สามารถรบกวนแรงระหว่างโมเลกุลและทำลายความแข็งแรงโดยรวมของวัสดุได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนสูง เมื่อวัสดุเหล่านี้ได้รับความร้อน พันธะที่ยึดโมเลกุลเข้าด้วยกันจะเริ่มแตกออกได้ง่ายขึ้นมาก ซึ่งทำให้วัสดุอ่อนแอลงมาก นี่เป็นปัญหาใหญ่เมื่อเราต้องการให้วัสดุของเรามีความแข็งแรงและทนทานเพื่อจุดประสงค์บางอย่าง
โดยสรุปแล้ว ในสภาพอากาศร้อนจัดหรือหนาวจัด สิ่งที่ขยายตัวได้เนื่องจากความร้อนสูงนั้นไม่ดีนัก ตัวอย่างเช่น หากเรามีวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์สูงในสภาพแวดล้อมที่เย็นจัด วัสดุนั้นจะหดตัวมาก อย่างไรก็ตาม หากเรานำวัสดุเดียวกันไปไว้ในอุณหภูมิที่สูงมาก วัสดุนั้นจะขยายตัวอย่างมาก ซึ่งหมายความว่าวัสดุนั้นอาจเกิดการไม่เสถียรและเสียรูปในลักษณะที่เราคาดไม่ถึง การเลือกวัสดุที่ถูกต้องสำหรับงานที่ทำอยู่นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับอุณหภูมิภายนอกที่เราอาจต้องทำงานอยู่ หากต้องการทราบว่าวัสดุนี้จะโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมเหล่านี้อย่างไร เราต้องตั้งใจว่าจะต้องประกอบวัสดุเหล่านี้อย่างไร
การออกแบบผลิตภัณฑ์ด้วยวัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนสูงนั้นเป็นเรื่องยุ่งยาก เราต้องแน่ใจว่าวัสดุจะคงรูปร่างไว้และไม่เสียรูปเมื่ออุณหภูมิสูงหรือต่ำเกินไป และเราต้องแน่ใจว่าวัสดุมีความแข็งแรงเพียงพอสำหรับสิ่งที่เราต้องการใช้ ซึ่งอาจทำได้โดยใช้ปริมาณวัสดุที่กล่าวถึงมากกว่าการใช้วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ การเพิ่มปริมาณวัสดุที่ใช้จะทำให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีน้ำหนักมากขึ้น และมีราคาแพงขึ้นด้วย อีกแง่มุมหนึ่งที่อาจทำให้สิ่งต่างๆ ซับซ้อนขึ้นคือการใช้มาตรฐานการผลิตแบบพิเศษเพื่อขึ้นรูปวัสดุให้ถูกต้อง เพื่อช่วยรับประกันว่าวัสดุจะไม่บิดงอหรือแตกหักเมื่อผ่านความร้อน