Toplinski šok opisuje način na koji su neki materijali skloni oštećenju ako su izloženi nagloj promjeni temperature. Staklo i neki drugi materijali osjetljivi su na ovaj proces, djelomično zato što ne provode toplinsku energiju baš dobro. To se lako primijeti kada je vruća čaša izložena ledenoj vodi – rezultat je napuknuto, slomljeno ili čak razbijeno staklo.
Oštećenje je reakcija na brzu i ekstremnu temperaturnu fluktuaciju, ali je proces nešto kompliciraniji od ovoga. Šok je rezultat toplinskog gradijenta, koji se odnosi na činjenicu da se promjena temperature događa na neujednačen način. Promjena temperature uzrokuje širenje molekularne strukture objekta, zbog slabljenja veza koje drže molekule u formiranju. Postojanje toplinskog gradijenta znači da se ovo širenje događa neravnomjerno, a posebno je staklo vrlo osjetljivo na ovaj proces.
U primjeru vrućeg stakla, to znači da brza promjena temperature uzrokuje da neki dijelovi stakla brzo postanu mnogo topliji od drugih dijelova. To, pak, uzrokuje neravnomjerno širenje, što stavlja stres na molekularnu strukturu. Ako naprezanje postane dovoljno veliko, čvrstoća materijala je prevladana i staklo se lomi.
I keramika i staklo su osjetljivi na ovaj proces, dijelom zato što nisu dobri vodiči toplinske energije, a također i zato što nemaju visoku vlačnu čvrstoću. Ipak, ovi se materijali često koriste za primjene u kojima su ekstremne temperature uobičajene, jer imaju vrlo visoke točke taljenja. Problem tada postaje kako spriječiti toplinski šok uz istovremeno održavanje ekstremnih temperatura koje zahtijeva proces.
Poboljšanje otpornosti na udarce stakla i keramike može se postići poboljšanjem čvrstoće materijala ili smanjenjem njegove sklonosti neravnomjernom širenju. Jedan primjer uspjeha u ovom području je Pyrex®, robna marka vrste stakla koja je potrošačima najpoznatija kao posuđe za kuhanje, ali koja se također koristi za proizvodnju laboratorijskog staklenog posuđa. Vrsta stakla koja se tradicionalno koristi za izradu Pyrex®-a naziva se borosilikatno staklo, zbog dodatka bora, koji sprječava udar smanjujući sklonost stakla širenju.
Kada se materijali moraju ispitati na njihovu sposobnost da izdrže temperaturne ekstreme, oni se ispituju unutar komore s toplinskim šokom. Unutar komore, oni su izloženi brzom ciklusu ekstremno toplih i hladnih temperatura, kako bi se odredile temperature na kojima se prevladava vlačna čvrstoća materijala. Ova vrsta ispitivanja koristi se u vrlo širokom rasponu industrija, uključujući razvoj zemlje, zraka i svemirskih letjelica, kao i industrijsku proizvodnju.