热质说在解释量热实验方面取得了成功，18世纪大多数物理学家都相信这一学说。然而这种学说毕竟是似是而非的。它也许可以成功地解释热传导和量热实验，但只要联系到更多的现象，认真地加以思考，就会发现漏洞，甚至遇到无法解决的矛盾。
首先，关于热质是否具有重量的问题，引起了人们的怀疑。
美国人汤普森（也叫伦福德，1753～1814）对热的本质作过周密的考查。他为了驳斥热质说，在1799年公布了他做过的一个实验，这个实验的目的是测量“热质的重量”，看看一定重量的物质在温度变化前后重量有何变化。他用三个完全一样的瓶子分别装有等量的水、酒精和水银，放在一间恒温（16℃）的大房间内，搁置24小时后，用当时欧洲最精密的天平（灵敏度达百万分之一）来称重量。为了保证三个瓶子重量严格相等，他在较轻的瓶颈上挂一小段极细的银丝。然后将三个瓶子都移到0℃的房子里，保持完全静止不受扰动，48小时后再称其重量，结果是重量丝毫也没有变化，这时水已结成了冰。再将瓶子移回温室，即使冰又化成了水，重量仍无变化。伦福德宣称，他证明了热对物体的重量没有任何影响。
当然，伦福德仅仅靠热与重量无关的实验还不足以否定热质的存在，因为热质说者还可以假设热质不具重量就可以解释这个事实。伦福德接着又叙述了一个实验，无可辩驳地证明热质说的荒谬。
1797年，伦福德在德国一家兵工厂监制大炮镗孔，他注意到铜炮被钻削时会产生大量的热，切下的铜屑更热，用水冷却，竟可使水立即沸腾。
这个现象其实不希罕，摩擦生热自古尽人皆知。热质说者对这个现象也作了自圆其说的解释。他们解释说，这是因为物体在摩擦时，热质被拉曳，金属屑在从金属块中切削下来时带去了大量热质，因此显得特别热。伦福德爱好思索、喜欢钻研，他从年轻时代起就对热学中的疑难问题十分关心。他亲自做过许多热学实验，早就对热质这一套说法产生了怀疑，为了要从根本上作出判断，他就做了如下几个实验。
伦福德先比较金属屑和金属片的比热，从量热实验判定：
它们的比热是一样的，于是就驳斥了热质说的金属屑比热大的论点。
接着，伦福德做了一个专门设计的大炮钻孔实验。他取一只重约113磅（约51千克）的圆筒铸件，放在钻孔机上，故意拿已经磨钝了的钻头钻孔，经过30分钟，铸件温度从16℃升到55℃。他在炮孔里共收集到切削下来的金属屑约54克，只占圆筒的1/944。伦福德问道：难道炮筒升温39℃所需的热质是金属屑提供的吗？如果是这样，那么金属屑要降温3万7千度才能达到上述情况。
伦福德又做了一个水箱实验。他把圆筒放在一只水箱中，水重18.77磅（即8.5千克），让马带动钝钻头在圆筒中旋转，经过2个半小时竟使水沸腾了。周围的观众人人都惊讶起来。这么多的水不用火烧，居然能沸腾，真是个奇迹。伦福德自己也简直无法抑制自己的喜悦心情。伦福德想：这些热量从哪里来的？从金属切削的微粒里来的吗？事实证明不可能。从空气里来的吗？也不可能！因为实验是在水箱中做的，和空气隔离。从水里来的吗？更不对！水本身也热了，而且也没有发生任何化学变化。既不是空气，又不是水，只要继续摩擦，所生的热会源源不断地产生，永无止境。那就证明，热的来源不是别的，而是运动。
伦福德的报告在1798年发表，立即得到英国化学家戴维（1778～1829）的响应。戴维也对热质说持怀疑态度。他在1799年发表了自己的摩擦生热的实验，并且致力于宣传热的运动说。
戴维所描述的实验考虑得非常周到。其中有一个是把两块温度为-2℃的冰，固定在由时钟改装的机构上，使两块冰不停地互相摩擦。整个装置放在大玻璃罩内再抽成真空。经过几分钟的剧烈摩擦，冰几乎全化成了水，温度达到2℃。戴维根据这一类的实验论证说：热质是不存在的，摩擦和碰撞引起了物体内部微粒的特殊运动或振动，这种运动或振动就是热的本质。
伦福德和戴维的实验为热的运动说提供了有力的支持，成了建立能量转化与守恒定律的前奏。