Dù những phép đo nhiệt độ đã đạt đến độ chính xác cao nhưng những khái niệm cơ bản của nhiệt học vẫn chưa được xác định rõ ràng. Các nhà nghiên cứu còn lẫn lộn giữa nhiệt độ và nhiệt lượng.
Những phép đo nhiệt lượng đầu tiên được mô tả trong công trình của viện hàn lâm Petecbua, đặc biệt là của Richman (1711 – 1753). Năm 1750 ông đã công bố công thức tính nhiệt độ sau cùng của một hỗn hợp khi ta trộn nhiều lượng của cùng một chất lỏng có khối lượng và nhiệt độ ban đầu khác nhau. Richman quan niệm có một “chất nhiệt” nằm trong mọi vật và có thể chuyển từ vật này sang vật khác. Ông cũng đã lẫn lộn giữa khái niệm nhiệt độ và nhiệt lượng nhưng ông cũng đã cảm thấy sự khác nhau nào đó giữa hai đại lượng này
Năm 1772 khi nghiên cứu về nhiệt lượng trong hỗn hợp nước và tuyết, Wilkes (Vinke) đã thấy rằng có một phần nhiệt lượng bị biến mát mà không làm giảm nhiệt độ của hỗn hợp. Ông đi đến khái niệm ẩn nhiệt tan của tuyết. Black cũng đã đi đến kết luận như vậy. Ông là người đầu tiên đưa ra sự phân biệt rõ ràng giữa hai khái niệm nhiệt lượng và nhiệt độ, đồng thời ông đã đưa khái niệm nhiệt dung vào trong nhiệt học. Ông cũng định nghĩa ẩn nhiệt nóng chảy của nước đá và ẩn nhiệt hóa hơi của nước mà ngày nay ta gọi là nhiệt nóng chảy và nhiệt hóa hơi.
Như vậy cho tới những năm 70 của thế kỉ XVIII những khái niệm cơ bản của nhiệt học đã được hình thành. Nhưng phải sau 1 thế kỉ nữa người ta mới xác định được đơn vị để đo nhiệt lượng gọi là calo. Cũng vào thời kì này đã hình thành những thuyết nói về bản chất của nhiệt.
Bernoulli (Becnuli) coi rằng không khí gồm những hạt chuyển động rất nhanh theo mọi phương và tạo ra sự đàn hồi của nó. Khi không khí nóng lên thì các hạt chuyển động nhanh hơn và độ đàn hồi của không khí tăng lên. Đây là khái niệm mở đầu cho thuyết động học phân tử. Nhưng Bernoulli chỉ dừng lại ở đó mà không giải thích bản chất của nhiệt là gì. Boyle và Euler (Ơle) cho rằng nhiệt bản chất là chuyển động của các phân tử. Lavoisier và Laplace còn nói rằng nhiệt là tổng tất cả các hoạt lực của các phân tử.
Những lí thuyết động học lúc đó không dẫn đến những phép đo định lượng, những ứng dụng thực tế nên ít được các nhà khoa học chú ý, do vậy mà chất nhiệt và các chất lỏng không trọng lượng khác dễ được chấp nhận hơn.
Thế kỉ XVIII là thế kỉ của chất lỏng không trọng lượng. Đây là tư tưởng siêu hình nhưng đã góp phần thúc đẩy sự phát triển của khoa học. Tuy nhiên , sau này khoa học phải đấu tranh chống lại tư tưởng đó và loại nó ra khỏi khoa học.
5.3. Quang học
Quang học thế kỉ XVIII phát triển song song cùng với nhiệt học và hóa học. Trong suy nghĩ thời bấy giờ lửa tạo ra nhiệt, ánh sáng và gây ra các biến đổi hóa học. Vì vậy họ đã đi tìm mối quan hệ giữa các hiện tượng quang, nhiệt và hóa học.
Năm 1756 Lomonosov (Lômônôxôp) (1711 – 1765) công bố công trình về nguồn gốc của ánh sáng và lí thuyết về màu sắc. Ông cho rằng ánh sáng là chuyển động sóng của chất lỏng không trọng lượng có mặt ở khắp nơi gọi là ete. Ete loại muối sinh ra màu đỏ, ete lưu huỳnh sinh ra màu vàng và ete thủy ngân sinh ra màu lam. Các màu khác là do sự pha trộn của ba màu trên. Đó là cách giải thích về màu sắc của các tia sáng, nhằm gắn màu sắc các vật với cấu tạo hóa học của chúng.
Tuy nhiên thế kỉ XVIII là thế kỉ của thuyết hạt ánh sáng, thuyết sóng ánh sáng không được các nhà khoa học quan tâm vì nó không giải thích được những hiện tượng ngoài những hiện tượng mà thuyết hạt ánh sáng đã giải thích. Thực ra các nhà khoa học thời bấy giờ chưa quan tâm đến bản chất của ánh sáng vì nó không thực sự cần thiết cho những giải thích các hiện tượng quang học đã biết.
Việc chiếu sáng đường phố, lâu đài, xây dựng hải đăng đã trở thành nhu cầu của thời đại và được các nhà bác học có tiếng tham gia nghiên cứu và giải quyết. Mặt khác những phương pháp đo chính xác của các ngành khoa học khác đã xâm nhập vào quang học, giúp cho bộ môn trắc quang học ra đời, đó là bộ môn nghiên cứu phép đo các đại lượng có liên quan đến bức xạ ánh sáng. Người sáng lập ra trắc quang học là Bouguer (Bughê) (1698 – 1758) và Lambert (1725 – 1777). Bouguer đã định nghĩa các đại lượng trắc quang ngày nay gọi là quang thông, độ rọi , độ chói, cường độ sáng. Ông cũng đã xây dựng nguyên tắc cơ bản của phép đo quang học. Hai ông cũng tìm ra nhiều định luật về trắc quang học. Trắc quang học là thành tựu quang học nổi bật nhất thế kỉ XVIII.