1714年，华伦海特改良了水银温度计，制定了华氏温标，为热学研究提供了标准化的测量工具，使其进入了实验科学阶段。经过两个世纪的努力，直到1912年能斯脱提出热力学第三定律，人们才对热的本质有了正确的认识，逐步构建了热学的科学理论框架。历史上，对热的认识存在两种对立的观点。18世纪时，热质说认为热是一种不生不灭的流质，物体含有的热质越多，温度越高。而罗蒙诺索夫则提出，热是分子运动的表现，这与热质说形成了鲜明对比。为了解释摩擦生热的现象，许多科学家进行了各种实验，其中朗福德的实验尤为突出。他用钝钻头钻炮筒，通过钻头与炮筒内壁的摩擦，几乎未产生碎屑的情况下使水沸腾，这一实验有力地反驳了热质说。随后，焦耳通过一系列实验，证明了热与大量分子的无规则运动相关，从而确立了能量守恒定律的实验基础。