Een samengestelde staaf is een apparaat dat het principe van thermische uitzetting en krimp demonstreert, een fundamenteel concept in de thermodynamica. Dit apparaat werd uitgevonden door de Engelse klokkenmaker John Harrison, als onderdeel van zijn scheepschronometer, een navigatie-instrument dat zeelieden in staat stelde om op zee de lengtegraad te bepalen. De staaf bestaat uit twee verbonden metalen platen, één van puur koper en de andere van staal. Wanneer ze op dezelfde temperatuur zijn, blijven ze recht door de gelijke uitzetting of krimp van beide metalen. Echter, wanneer ze worden verwarmd, zetten de twee metalen uit met verschillende snelheden vanwege hun verschillende uitzettingscoëfficiënten, waardoor ze beide buigen. Op microscopisch niveau, wanneer de metalen worden verwarmd, neemt de kinetische energie van de moleculen toe. Dit resulteert in sneller trillende moleculen die meer ruimte innemen. Beide platen groeien, maar aangezien kopermoleculen tot 40% meer uitzetten dan staal, wordt de koperen staaf langer dan de stalen staaf, waardoor beide iets in de richting van het staal krullen. De demonstratie kan worden omgekeerd door de platen te koelen, waardoor de moleculen kinetische energie verliezen en de platen krimpen. Aangezien de metalen met verschillende snelheden krimpen, buigen ze iets in de richting van het koper, waardoor een tastbare illustratie van thermische krimp wordt gegeven.