Com exceção dos eletrônicos, todos os termômetros são construídos segundo o principio de que, adicionado calor em um corpo, ele se expande; e quando o calor é removido, ele se contrai.
Portanto, o funcionamento do termômetro de expansão a mercúrio, a álcool, a gás ou metais, baseia se no princípio da dilatação e contração dos corpos sólidos, líquidos e gasosos. A dilatação e contração dos corpos são noções importantes para a refrigeração. Geralmente o controle de temperatura em refrigeradores, freezers, balcões frigoríficos, são aplicações do principio da dilatação e contração, que assim pode ser explicado: dependendo da quantidade de calor que se aplica a um corpo sólido, líquido ou gasoso, seu volume aumenta devido à mobilidade e ao maior espaçamento intermolecular. Este fenômeno é chamado dilatação.
No processo inverso: dependendo da quantidade de calor que se retira de um corpo, seu volume diminui, devido à menor mobilidade e espaçamento intermolecular. Este fenômeno é chamado contração.
É o caso da coluna de mercúrio que diminui à medida que a temperatura no bulbo abaixa. Para comprovar a dilatação, basta você aproximar por certo tempo o bulbo de um termômetro de mercúrio a uma fonte de calor. Ao afastar o bulbo do termômetro da fonte de calor, a coluna de mercúrio começa a baixar, mostrando a contração do mercúrio. Neste principio, baseia sua construção dos principais instrumentos de medição de temperatura termômetro, dos controles de funcionamento de aparelhos de refrigeração e climatização termostatos e de proteção de equipamentos elétricos protetores térmicos.
