หน่วยวัดอุณหภูมิ ได้แก่ องศาเซลเซียส องศาฟาเรนไฮต์ เคลวิน และองศาโรเมอร์ โดยแต่ละหน่วยมีความสัมพันธ์กัน สารจะเกิดการขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน และหดตัวเมื่อสูญเสียความร้อน โดยแก๊สจะขยายตัวได้มากที่สุด รองลงมา คือ ของเหลวและของแข็ง ตามลำดับ โดยนำไปประยุกต์ใช้งาน เช่น การวางรางรถไฟ การเว้นช่องว่างระหว่างรอยต่อของสะพาน การขึงสายไฟ การสร้างตัวควบคุมอุณหภูมิ เครื่องใช้ไฟฟ้า ห่วงรัดสิ่งของ ถังเก็บน้ำสำรองในรถยนต์ เป็นต้น เมื่อสารได้รับความร้อนอุณหภูมิจะสูงขึ้น และเมื่อสูญเสียความร้อนอุณหภูมิจะต่ำลง โดยปริมาณความร้อนที่ทำให้สารเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะขึ้นอยู่กับมวล ความร้อนจำเพาะ และอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปของสารนั้น เมื่อสารได้รับความร้อนจะเกิดการหลอมเหลว การระเหย หรือ   การระเหิด และเมื่อสารสูญเสียความร้อนจะเกิดการควบแน่น การแข็งตัว หรือการระเหิดกลับ ความร้อนที่ทำให้สารเปลี่ยนสถานะจะขึ้นอยู่กับมวลและความร้อนแฝงจำเพาะของสารนั้น