Kun aine nousee lämpötilassa, se myös kasvaa kooltaan, mikä aiheuttaa sen jälkeen paineen nousun, kun se on sisällytetty. Tämä prosessi, jota kutsutaan lämpölaajenemiseksi, voi helposti tuhota kuumaan höyryyn tai veteen perustuvat laitteet. Lämpölaajenemisen torjumiseksi ihmiset käyttävät lämpöventtiilejä. Nämä venttiilit sallivat ylipaineen poistumisen järjestelmästä räjähdyksen sijasta. Lämmönpoistoventtiili on yleinen monissa koti- ja kaupallisissa laitteissa, koska laki edellyttää niiden käyttöä perusturvatoimenpiteenä.
Vaikka sitä kutsutaan termoventtiiliksi, se toimii paineen perusteella. Lämpötilan noustessa myös sisäinen paine kasvaa – tämä paine saa venttiilin laukaisemaan. Lämmönpoistoventtiili tuli yleiseen käyttöön höyrykattilassa, koneessa, joka käyttää lämpöä veden muuttamiseksi höyryksi, mikä luo positiivisen paineen kattilan sisälle. Tämä paine pakottaa höyryn ulos ja ohittaa pyörän, joka kääntyy kulkevan höyryn voimasta. Kääntäminen tuottaa tehoa, ja höyry erotetaan, annetaan jäähtyä ja laitetaan takaisin kattilaan.
Nämä koneet olivat alttiita ylikuumenemiselle ja räjähdyksille, jos niitä ei tarkkailtu erityisen huolellisesti. Varhaisimmat lämpöventtiilit antoivat veden tulla ulos, kun paine nousee liian korkeaksi kattilan sisällä. Varhaiset venttiilit olivat hyvin yksinkertaisia, yleensä luottaen tulppaan, joka pakotettiin ylös ja ulos, kun paine nousi liian korkeaksi. Vaikka se oli hyvin alkeellista, se on edelleen perusta monille nykyaikaisille lämpöventtiileille.
Lämpöventtiilin koko vaihtelee sen mukaan, vapauttaako se vettä tai höyryä. Vedenpoistoventtiili on yleensä paljon pienempi kuin höyrynpoistoventtiili. Tämä johtuu siitä, että paine perustuu määrään. Höyrypohjaisessa järjestelmässä suuri osa tilavuudesta otetaan ilmassa, kun taas vesijärjestelmä on vain vettä. Tämä tarkoittaa, että päästäksesi eroon samasta tilavuudesta materiaalia, on poistettava paljon enemmän ilmaa.
Suurimman osan ajasta henkilö löytää lämpöventtiilin järjestelmän osasta, joka perustuu kuumaan veteen. Vaikka osa kuumalla höyryllä toimivista järjestelmistä tuottaa myös ylimääräistä lämpöä ja painetta, niillä on epätodennäköisemmin täysi venttiilijärjestelmä. Kun ilma on riittävän paineen alaisena, se muuttuu nesteeksi; nestemäisessä muodossa se vie vähemmän tilaa, mikä poistaa paineen. Se vaatii huomattavan määrän painetta, jotta vesi palautuu kiinteäksi, paine, joka ylittää selvästi useimmat laitteet. Tämä tekee vesipohjaisesta paineesta yleensä vaarallisempaa kuin höyrypohjainen.