Em geral, o resfriamento faz com que o volume da maioria das substâncias diminua. Este fenômeno é conhecido como contração térmica. Ocorre devido à diminuição da energia cinética média das partículas à medida que a temperatura diminui. À medida que as partículas se movem mais lentamente, elas ocupam menos espaço, levando a uma redução no volume.

No entanto, existem algumas exceções a esta regra. Notavelmente, a água exibe um comportamento incomum conhecido como “anomalia de densidade” ou “anomalia de densidade máxima”. No caso da água, a densidade atinge seu valor mais alto em aproximadamente 4°C (39,2°F). Abaixo desta temperatura, a densidade da água diminui à medida que ela esfria ainda mais, fazendo com que o gelo formado a 0°C (32°F) flutue na água líquida.

Na maioria das outras substâncias, a contração térmica é uma relação linear. A taxa de contração por unidade de mudança de temperatura é conhecida como coeficiente de expansão térmica (CTE). O CTE varia para diferentes substâncias e é uma propriedade fundamental utilizada para compreender e projetar sistemas que sofrem mudanças de temperatura.