1825年，英國鋪設的第一條鐵路用的鋼軌，是一根連一根地焊接在一起的。這種鋼軌到了炎熱的夏天就受熱膨脹，會七歪八扭，左右彎曲，甚至還會朝上拱起；而到了天寒地凍的冬季，鋼軌受冷收縮，竟會凍裂成幾段。
金屬的熱脹冷縮，看來好象變化很小。但是積累起來，就不是一個小數目。用精密的儀器測定，鋼軌溫度每增減1℃，每一米鋼軌就伸縮00000118米。假如在一年氣溫變化中，鋼軌的溫度上下相差80℃，那麼對於1000公裏長的鐵路來說，就要增長1000000米×00000118×80=944米。
這樣，一條鐵路，原來平平整整鋪在枕木上，一旦長出那麼一大截來，長到哪裏去呢？隻能互相擠軋，結果就是上麵所說的：不是扭曲，就是拱起。
人們接受這個教訓以後，再不象過去那樣，把鋼軌一根緊接一根地焊在一起了，而是象我們通常看到的那樣，把每根鋼軌用魚尾板和螺栓連接起來，中間留有適當的軌縫，讓鋼軌有伸縮的餘地。每根鋼軌越長，需要的軌縫也就越大。
但是為了保證行車安全，軌縫不允許太大，一般不能超過11毫米。因此常見的鋼軌的長度一般為125米或25米。
軌縫雖然解決了鋼軌熱脹冷縮的問題，卻給列車的運行帶來了不少害處。由於軌縫的存在，使列車行駛時產生劇烈的震動，發出“咯噔咯噔”的噪聲，不僅影響旅客的休息，而且因為車輪和鋼軌的端部不斷衝擊，軌縫處就產生凹陷現象，使車輪和鋼軌的使用壽命大大降低，給養護工作帶來了很大的困難。據統計，養護一條鐵路，花在接頭上的費用要占養護線路全部費用的40％左右。就鋼軌破損來說，60％是發生在接頭處。因此，軌縫就成了鐵路上的一害，長期以來，許多人想方設法，想要改進鋼軌的接頭方法。
近年來，由於發明了把鋼軌強製鎖定在枕木上的彈性扣件和防爬設備，采用了特殊穩定的道床以後，出現了用長鋼軌鋪設成的無縫線路，使軌縫產生的危害得到了初步的解決。
無縫線路實際上也是有縫的。隻不過是把每根鋼軌的長度增加到125米或250米。把長鋼軌鋪放到工地上以後，又把幾根這樣的長軌焊接在一起，成為1公裏到2公裏長的軌線。再裝好特製的彈性扣件和防爬設備。顯而易見，無縫線路的接頭數目比普通線路的接頭數目大大減少；無縫線路1公裏或2公裏才有一個接頭，而普通線路每公裏差不多要有80個接頭。自然，旅客聽到的“咯噔”聲也大為減少，甚至已經忽略不注意。
材料熱脹冷縮的特點，雖然有時給我們帶來麻煩，但是，隻要我們掌握了它的規律，還是能替我們服務的。例如機器的轉軸在轉動部分磨損較快，如果把整根軸換掉又太可惜，有時采用套的辦法。在套在時候，就是根據金屬熱脹冷縮的原理，把套上去的軸套孔比軸做得小一些，讓它燒熱脹後套上去，冷卻以後就能緊緊地包在軸上，永遠不會脫掉。相反，在架設高壓線或是其他架空線的時候，都要保持電線有一定的弧形下垂，絕對不能拉得很緊，否則，在低溫時，就會繃斷。
走馬燈
空氣具有這樣一個特性：當它受了熱以後，體積就會膨脹，因而身體變輕（也就是比重變小）向上升；受了冷呢，就會收縮變重而向下沉。
走馬燈能夠自動不停地轉動，就是利用空氣的這種特性。
我們不妨來研究一下走馬燈的構造：走馬燈最主要的部分，就是會自動旋轉的部分，它的構造是怎樣的呢？這往往是一隻用半透明薄紙糊成的圓筒形成的紙屏，表麵畫著彩色的圖畫。圓筒的內部同普通的燈籠一樣點著一支蠟燭。所不同的是這隻圓筒裝在燈架上一根可以轉動的軸上，圓筒底部漏空可以通風，圓筒頂上裝有一隻紙做的風車。
粗粗一看，燈中間點著的這根蠟燭，它的作用似乎隻是照亮那隻會轉動的圓筒形的紙屏，使人們能看到上麵的圖畫而已。其實，除了這一點以外，它在這盞燈中間還起著一個重要的作用，它就是使這隻走馬燈轉動的動力。