Эти два учёных со столь обширными и полярными интересами объединились в борьбе против теплорода.
Vis viva, живая сила, увы, тоже оказалась одной из ошибок науки, но это уже было ближе к истине. Считая теплоту результатом движения молекул и называя её живой силой, Лавуазье и Лаплас предложили её количественное определение как суммы произведений масс всех молекул тела на квадрат их скорости.
Они конструируют прибор для определения степени нагревания, калориметр, и в результате серии экспериментов находят очень точный для их времени метод измерения линейного коэффициента расширения твёрдых тел при нагревании. Это важный шаг, так как ещё не очень ясна связь между теплотой тела и его температурой. Ведь раньше температура и теплота вообще не различались. В XVII веке даже не возникало сомнения в тождественности этих понятий. Считалось, что термометры измеряют абсолютное количество теплоты. Кстати, и по сей день начинающие изучать физику не сразу чувствуют отличие понятий температуры и теплоты. Трудность усвоения этого различия — отголосок исторической ситуации. Она напоминает о том, что вопрос этот очень сложен. То, что сегодня трудно понять студенту, раньше с трудом давалось маститым учёным, которые не изучали, а впервые постигали природу теплоты.
Лавуазье ведёт исследования процессов горения. Он пытается установить механизм горения и его связь с повышением температуры тела. Он ставит остроумно задуманный опыт. Помещает в замкнутом сосуде алмаз и нагревает его с помощью солнечных лучей, сфокусированных специально изготовленной линзой. Чтобы сжечь алмаз, нужно получить мощный узкий луч света, и Лавуазье трудится над невиданной линзой: её диаметр достигал 33 дюймов, более трёх четвертей метра, что было рекордом для того времени.
Сначала Лавуазье со всей тщательностью откачал из сосуда воздух. Потом попытался лучом сжечь алмаз. Но в безвоздушной среде алмаз не сгорал, как долго ни продолжалось накаливание. Правда, при этом он постепенно терял свою благородную прозрачность и темнел. Когда после окончания опыта Лавуазье вынул из сосуда тёмное вещество, в которое превратился алмаз, то обнаружил, что оно не сохранило и несравненной твёрдости алмаза.
Тогда Лавуазье заполнил сосуд воздухом и поместил туда новый алмаз. Под лучом солнца алмаз сгорел. После остывания оказалось, что давление воздуха в сосуде уменьшилось и в нём появился новый газ. Это был углекислый газ.
Так Лавуазье доказал, что для горения нужен не флогистон, а «субстанция, извлеченная из атмосферного воздуха». Этот опыт был поставлен в 1772 году, а через два года два других химика — англичанин Пристли и швед Шееле — почти одновременно открыли газ, который назвали «дефлогистрованным воздухом». Так люди узнали о кислороде.
Теория горения, окончательное ниспровержение флогистона — всё это Лавуазье изложил в своём замечательном труде «Физико-химические этюды» и продолжил в «Трактате о теплоте» совместно с Лапласом. Этот труд вышел в 1777 году, за три года до обнародования Маратом его теории теплорода.
За эти годы Лавуазье и Лаплас высказывают мнение о существовании особого вида энергии — химической энергии, — мысль для их времени безумная или гениальная. Они исходили из аналогии между живым организмом и печью и утверждали, что человек «сжигает» свою пищу в кислороде, получая столько же тепла, как если бы ту же пищу сжигали в печи. В результате этого процесса выделяется тепло, необходимое для жизнедеятельности организма.
Лаплас и Лавуазье предложили и метод экспериментальной проверки своей догадки. Если верно, что пища, соединяясь с кислородом, в процессе сгорания образует воду и углекислый газ, можно измерить количество вдыхаемого человеком кислорода или выдыхаемого углекислого газа и определить количество сожженной пищи.
Этот опыт поставил в 1779 году Кроуфорд, правда,
не на человеке, а на морской свинке. Покормив её, он измерил её теплоотдачу. Потом затопил печь углем. Отпустив ей то же количество кислорода, он убедился, что печь даёт столько же тепла, что и свинка.