De forma geral, sempre que ocorre aquecimento ocorre dilatação nos materiais sólidos. Os líquidos também sofrem dilatação. Quando se resfriam, retornam a dimensão original. A água é uma exceção. Dos 0 aos 4oC o volume da água diminui e depois de 4oC aumenta novamente. A origem microscópica da dilatação é o aumento na energia vibracional das moléculas do material.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Dilata%C3%A7%C3%A3o_t%C3%A9rmica
Como a dilatação térmica ocorre? A dilatação acontece quando as moléculas de um determinado material ficam agitadas graças ao aumento da temperatura que atua sobre o corpo. Assim, há uma expansão na dimensão física visível do objeto aquecido.