受热收缩遇冷膨胀的是物理变化，原理是因为物体内的粒子运动会随温度改变，当温度上升时，粒子的振动幅度加大，令物体膨胀，但当温度下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩。而水（4°C以下）、锑、铋、镓和青铜等物质，在某些温度范围内受热时收缩，遇冷时会膨胀，恰与一般物体特性相反，因此水结冰时，冰是先在水面出现，由于铁轨有热胀冷缩的特性，因此铁轨连结时须保持一定的间隙（以防止气温升高时，铁轨因受热膨胀伸长而相互推挤变形）。