En general, el enfriamiento hace que disminuya el volumen de la mayoría de las sustancias. Este fenómeno se conoce como contracción térmica. Ocurre debido a la disminución de la energía cinética promedio de las partículas a medida que disminuye la temperatura. Como las partículas se mueven más lentamente, ocupan menos espacio, lo que lleva a una reducción de volumen.

Sin embargo, existen algunas excepciones a esta regla. En particular, el agua exhibe un comportamiento inusual conocido como "anomalía de densidad" o "anomalía de densidad máxima". En el caso del agua, la densidad alcanza su valor más alto aproximadamente a 4°C (39,2°F). Por debajo de esta temperatura, la densidad del agua disminuye a medida que se enfría más, lo que hace que el hielo formado a 0°C (32°F) flote sobre agua líquida.

En la mayoría de las demás sustancias, la contracción térmica es una relación lineal. La tasa de contracción por unidad de cambio de temperatura se conoce como coeficiente de expansión térmica (CTE). El CTE varía para diferentes sustancias y es una propiedad fundamental que se utiliza para comprender y diseñar sistemas que sufren cambios de temperatura.