应该指出，在布莱克之前，法国物理学家阿蒙顿已经指出，温度计测量的不是热量，而是物体的受热程度。但是直到布莱克区分了两个概念之后，才澄清了这方面的混乱。说明在人类认识的发展中，要搞清楚某个基本概念并不是很容易的，但一经辨别清楚，就会使科学得到飞速进展。实际上，正是由于正确地区分了热量和温度这两个概念，布莱克自然地引出了“热容量”
的概念。他把各种物体在改变相同温度时的热量变化叫做这些物体“对热的亲和性”、“接受热的能力”或者简称“热容”。实验表明，取相同重量的一份水和一份水银，给它们输入相等的热量，水银的温度变化远比水的温度变化显著得多，这说明水“接受热的能力”远大于水银“接受热的能力”。
他的学生伊尔文正式引入“热容量”这一术语，表示物体温度变化一度时的热量变化。“比热”这一术语是伽托林引入的，表示单位重量的某种物质在温度改变一度时所改变的热量。波尔哈夫的实验表明，水银的比热比水小。
布莱克根据他的发现重新表述了热量在几个物体之间重新分配时总量保持不变的观念。他写道：“当加热后的水银（150°F）与热水（100°F）相混合时，混合物的温度降为120 而不是125°F。这样，水银冷却了30°F 而水的温度升高了20°F。但是，水所得到的热量却等于水银所损失的热量”。
几乎在同一时期，瑞典的维耳克也在从事着量热学的研究，他似乎是独立地引入了“比热”概念。他指出：“如果把水的比热定为1，就可以通过水和其他受热物体混合时温度的变化计算出该物体的比热。”
潜热的发现
由于布莱克等人区分了热量和温度两个概念，并引入了热容量和比热概念，正确的混合量热公式和几个物体进行热混合时热量总量保持不变的观念终于建立起来。但是，随着量热学的进一步研究，人们发现前面所述混合量热公式并不总是适用的；在某些热学过程中，部分热量似乎“失掉”了。
我们知道，在通常情况下，物质的存在形式有三种状态，即固态、液态和气态。在一定条件下，物质可以从一种状态转变为另一种状态。这种物态变化在物理学上称为“相变”。在我们居住的地球上，水的三态变化很容易实现，所以物态变化是人们早就熟悉的现象。
人们在研究相变时，发现了一个奇特的现象。
1754 年冬天，德留克在巴黎做实验时，把温度计插入装有水的容器中，待水完全凝固成冰后，将容器放到微火上慢慢加热。德留克发现，起先，温度示数缓缓上升；但当冰开始融化时，虽然继续加热，温度示数却保持不变，直到冰完全熔解后，温度示数才重新缓缓上升。那么，在这段时间内冰所吸收的热量到哪里去了呢？德留克设想，热量必是以某种形式被束缚起来了。
他又以适量的水和冰棍合起来进行实验，得到了同样的结果，即一部分热量似乎“消失”了。
在德留克的发现发表之前，布莱克也独立地作了类似的实验。他把32°F 的冰块与相等重量的172°F 的水相混合，结果发现，平均温度不是102°F，而是32°F，其效果只是冰块全部融化为水。布莱克由此作出结论：冰在熔解时，需要吸收大量的热量，这些热量使冰变成水，但并不能引起温度的升高。他还猜想到，冰熔解时吸收的热量是一定的。为了弄清楚这个问题，他把实验反过来作，即观测水在凝固时是否也会放出一定的热量。他把摄氏零下4℃的过冷却的水不停地振荡，使一部分过冷却水凝固为冰，结果温度上升了；当过冷却水完全凝固时，温度上升到摄氏零度，表明水在凝固时确实放出了热量。进一步的大量实验使布莱克发现，各种物质在发生物态变化（熔解、凝固、汽化、凝结）时，都有这种效应。他曾经用玻璃罩将盛有酒精的器皿罩住，把玻璃罩内的空气抽走，器皿中的酒精就迅速蒸发，结果在玻璃罩外壁上凝结了许多小水珠。这说明液体（酒精）蒸发时要吸收大量的热，因而使玻璃罩冷却了，外壁上才凝结了水珠。
布莱克用一个很简单直观的办法来测定水汽化时所需要的热量。他用一个稳定的火来烧一千克零摄氏度的水，使水沸腾，然后继续烧火，直至水完全蒸发掉。他测出使沸腾的水完全蒸发所烧的时间，为使水由0℃升温到沸腾所烧的时间的4.5 倍，表明所供热量之比为100∶450。这个实验当然是很粗糙的，所测的数值也有很大的误差；现在的测定表明这个比值为100∶539。布莱克还用类似的方法测出，熔解一定量的冰所需要的热量，和把相同重量的水加热140°F 所需要的热量相等（相当于加热77.8℃所需要的热量），这个数值也偏小了一点，正确的数值为143°F（相当于80℃），但在当时，这种测量结果是很难得的。
布莱克由此引入了“潜热”概念。他认为：“物体在发生状态变化时，物质的微粒和热流之间会发生某种准化学作用”。例如，一定量的热同冰块内部微粒相结合时，就会使冰微粒的结构松散，使冰融化为液体；同样，一定量的热同沸水中的微粒相结合，就会进一步使微粒的结构松散而变成蒸汽。在发生这种变化时，一部分原来是“活动的热”就变成“化合状态的热”而“潜藏起来”，不再显示引起物体温度升高的热效应；当这个准化学作用沿相反方向进行（凝结、凝固）时，这些热又会重新分解出来，所谓“潜热”，就是可以“隐藏的热”。
潜热的发现，使“热量守恒”的观念进一步得到证明；但同时也明确了，前述混合量热公式并不适用于冰水混合的情况。或者更一般地说，这个公式只在不发生物态变化的情况下才是适用的；而在包含有相变的过程中，则必须考虑潜热的吸收和释放。当然，按照现代的观点，并不存在什么“潜热”，而是在相变过程中发生了能量形式的转换，即热这种形式的能转变为物质粒子间的势能，这就是“熔解热”和“汽化热”的实质。
拉普拉斯冰量热器
著名的法国化学家拉瓦锡继续了布莱克的工作。1783 年，他和法国物理学家拉普拉斯一起，研究了燃烧热和比热问题。他们对比热概念下了非常明确的定义，在论文中写道：“质量相同温度相同的两种物质，要使它们的温度升高同一数值，所需的热量是不同的。假如把单位质量的水温升高一度所需的热量作为标准，那么具有一定质量的其他任何物质，在升高一定温度时所吸收的热量，就可以用这一标准的若干倍来表示。”
拉瓦锡和拉普拉斯根据布莱克的潜热理论并仿照布莱克和维耳克用的冰熔解的方法，设计了一个冰量热装置。他们把摄氏零度的冰做成一个中空的冰球，球内放入具有一定温度（高于零度）的物体，并尽量做到使整个装置与外界绝热。球内物体的温度会慢慢下降，球内壁的冰也慢慢熔解，直到球内物体的温度降到零度，物体的温度就达到稳定，球内的冰也不再融化。这时只要测知融化的水的质量，便可计算出物体从原来的温度降到零度所放出的热量，这个热量等于这些水由冰熔解时所吸收的热量（熔解潜热）。由物体的质量便可很容易地计算出它的比热。
这个装置经进一步的改进，现在被称为拉普拉斯冰量热器，它的原理是很简单的，只包含冰熔解过程（因而要考虑熔解潜热）的混合量热问题。他们利用这种方法，测定了一些物质的比热。
在测定气体的比热时，他们让一定量的被测气体流过冰量热器，测出气体进入和流出量热器时的温度以及融化的水，就可以计算出气体的比热。
拉瓦锡和拉普拉斯还利用这套装置，测量了物质化学反应中放出的热量以及物体燃烧和动物呼吸所散发的热量。在测定燃烧热和动物呼吸热时，他们把被燃物或动物放在冰球内。但是，无论是燃烧还是呼吸，都需要外界的空气，即冰球必须与外界有空气通路，这就会引起测量误差。为了消除这一误差，他们把空气预先冷却到冰室的温度，然后再输入冰球。他们用这种方法测得：
1磅磷燃烧放出的热量能融化100 磅冰；
1磅木炭燃烧放出的热量能融化96 磅冰；
1磅橄榄燃烧放出的热量能融化148 磅冰。
这些数据的误差是较大的；但是，拉瓦锡却用这个方法比较了烛焰和动物呼吸所放出的热量与放出的二氧化碳之比，发现这两个比值近似相等，这对于弄清动物热的来源和呼吸的本质有着重要作用。拉瓦锡的这个研究结果，对于能量转化与守恒定律的建立，也具有重要的启发意义。
世界与物态
在我们所居住的地球这个千姿百态、色彩斑斓的世界上，我们生活中的每一天，都必须不停地与各种各样的物质打交道。在这个物质的世界之中，物质的种类之繁多，物质所结合而成的各种结构之复杂，是一般的人类所想象的。不过，在人们对热现象的深入研究中，逐渐地发现世界上各种物质的微粒在永不停息的无规则的热运动过程中，由于运动特点的微观过程的差异，却形成了数量并不多的几种物质存在的状态，这就是我们所说的世界上的物质的三种物态：固态、液态和气态。在不同的物质所形成的同一种物态之间，都具有特征的同种物态的特性；而同一种物质，在不同的条件下，可以形成固态、液态、气态等各种物相，并且在一定的条件变化过程之中，这种物质可以在几种物态形式之间转化。世界便在这些不同的物态以及不同物态相互转化的基础上，形成了千变万化、丰富多彩的自然景观。在这里，我们把分别处于固态、液态和气态的物体称为固体液体以及气体，不同物质组成的固体、气体和液体之间，有着相应物态的内在的共同属性，也因物质的不同而在同一物态内有着物种的特异性，这也正是世界的多样性、复杂性的本源之一。
是谁撑起了世界
世界是有形的，可以触摸、可以看见的。放眼从窗户往外望去，近处，未名湖畔初染新绿的杨柳柔若无骨，凭水扶风，却也是柔而坚韧，再狂暴的风也休想切断柳条与生命之根的脉息相通。绿柳之巅，赫然耸起博雅古塔，素灰色的砖与瓦的堆砌，却也在历史与自然的风雨中巍然挺立，百年千年仍唯我独尊。一只只飞鸟在绿树巅凭风峭立，突然间一声声清脆的鸣叫，振翅飞起，在巍峨的塔影里盘旋，在夕阳的余晖下自由自在地飞翔。
好一幅世中美景，不过，这个奇妙的世界是由什么塑成的呢？柔韧的、坚固的世界，凭风雨肆虐而能身形坚挺，这是什么东西的功劳？对这个问题，也许大多数人都能不假思索地回答出正确的答案：固体。不错，是固体，是形态各异的固体塑成了我们这个有形的世界，是坚强的固体支撑起了这个世界，坚强地不屈服于压力，不为风雨而折腰，这一切，正是由于组成这个有形世界的物质具有了固体的通性。
固体是坚硬的，或者是柔韧的，虽然用力可以使固体发生形变，如弯曲、折断、下凹或拉长与缩短等等，但是，固体无论在多么大的压力之下，都不会被明显地压缩（除非本就是疏松而不致密的物块）。这一切，根源都来自于固体的微观结构。固体也是由分子、原子、离子等无数微观粒子构成的，按照分子运动论的观点，固体中的微观粒子也在毫不知疲倦地永不停息地作无规则的热运动，不过，由于固体中微观粒子之间的距离极小，粒子与粒子之间几乎是紧密堆积而少有空隙，就像堆在一起的乒乓球那样，周围没有多少自由运动的空间，因而只能绕着一个固定的平衡位置作轻微的、不规则的振动。正是由于堆积密的微观特点，固体物质一般都具有不可压缩、不流动的一定的形状与体积，具有一定的硬度、韧性、抗拉抗压抗折等多种较强的机械性能。所以，我们踏在地球表面上，可以丝毫不为陷下去而发愁；平时怕掉在河中喝个饱的人，冬天的冰雪季节里也可以放心大胆地在河里的冰面上踏着极薄的冰刀自由自在地滑行了。
那么，固体就完全不会膨胀或者收缩了么？答案仿佛是肯定的。摆在我们房间里的家具与物品，一年四季似乎并没有什么明显的不同。不过，从科学上讲，我们的桌椅甚至是我们的钢笔，不仅仅是在冬季与夏季里有着长度、体积等方面的不同，就是一天的早晚之间，它的大小也在时刻随温度的变化而变化，物体的体积、长度等形状因素随温度的升降而增大或缩小的现象，是一个客观存在的广泛的现象，我们称之为热胀冷缩。热胀冷缩在于气体是有的，而且表现最为明显；在于液体也是有的，表现就不那么明显，但也容易在定量的实验中观察出来（如温度计水银柱的变化指示刻度）；在于固体，它仍然是有的，只是极不明显，我们也极易受我们自己的眼睛的欺骗而已，温度升高了，固体物质内部微观粒子的振动将加剧，微粒间隙会相对略有增大，宏观上也就会有一个不太明显的膨胀；反之，温度降低，也就会有固体的冷缩过程。由于固体的膨胀会对阻止它膨胀的周围造成极大的压力，而这个大压力极具有破坏性，因此，铁轨的接头、混凝土板的接缝总会留下空隙，这便是为了防止夏天的烈日暴晒所引起的“轻微”的热膨胀会破坏铁路、桥梁或者其他建筑物。
在固体中，形形色色的物质构成的固体又按其微观结构及宏观表现分为晶体及非晶体。晶体是受热升温到一个特定的温度时能转化为液体的固体，对热传导等表现为各向异性，微观粒子的排列堆积结构则具有微观周期性，比如食盐晶体、冰晶体等；非晶体则不会有特定的转化为液体的温度，对热传导等表现为各向同性，微观粒子的排列不具有周期性或者只具有局部的周期性，全局排列并无规律。晶体在受热时转化为液体的特定温度称为固体的熔点，是晶体物质的一个特征数值。在熔点温度以上，晶体物质就再也不能以固态形式存在，而成为流动的液体了。
流动的世界
冰是坚固的，其内部的水分子排列致密，只能围绕平衡位置作轻微振动，因而是典型的固体物质。然而，当我们加热一块冰，温度到达0℃时，冰便会由固体慢慢转化为液体——水，此时虽然吸收热量，但温度并不会升高，这是为什么呢？