Nói chung, vật chất nở ra khi nhiệt độ tăng, dẫn đến mật độ giảm. Tuy nhiên, có những ngoại lệ quan trọng, chẳng hạn như trường hợp của nước khi nó chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng . Các phân tử của nó co lại, dẫn đến cả mật độ giảm và mật độ tăng.
Định luật khí lý tưởng, PV = nRT, chỉ ra rằng đối với chất khí, thể tích tăng khi nhiệt độ tăng, nghĩa là mật độ giảm. "P" là áp suất, "V" là thể tích, "n" là số mol và "R" là hằng số. Phương trình cho thấy rằng nếu số mol và áp suất không đổi, nhiệt độ tăng dẫn đến thể tích tăng. Mặt khác, phương trình "mật độ = khối lượng /thể tích" cho thấy rằng đối với các vật chất khác, chẳng hạn như chất lỏng và chất rắn nguyên chất, tỷ trọng vẫn có xu hướng giảm khi thể tích tăng lên, vì dù sao thì hầu hết các vật chất đều nở ra khi nhiệt độ tăng lên. Điều này cho thấy, trong một số trường hợp đặc biệt, mật độ giảm khi nhiệt độ tăng.
