水集气法收集氢气并测体积，再称量反应后烧瓶及内装物的总量。这样他确定了氢气的比重只是空气的9%。但这些化学家仍不肯轻易放弃旧说，鉴于氢气燃烧后会产生水，于是他们改说氢气是燃素和水的化合物。
三、水的合成否定了水是元素的错误观念
在古希腊：恩培多克勒提出，宇宙间只存在火、气、水、土四种元素，它们组成万物。从那时起直到18世纪70年代，人们一直认为水是一种元素。1781年，普利斯特里将氢气和空气放在闭口玻璃瓶中，用电火花引爆，发现瓶的内壁有露珠出现。同年卡文迪许也用不同比例的氢气与空气的混合物反复进行这项实验，确认这种露滴是纯净的水，表明氢是水的一种成分。这时氧气业已发现，卡文迪许又用纯氧代替空气进行试验，不仅证明氢和氧化合成水，而且确认大约２份体积的氢与１份体积的氧恰好化合成水（发表于1784年）。这些实验结果本已毫无疑义地证明了水是氢和氧的化合物，而不是一种元素，但卡文迪许却和普利斯特里一样，仍坚持认为水是一种元素，氧是失去燃素的水，氢则是含有过多燃素的水。他用下式表示“易燃空气”（氢）的燃烧：（水＋燃素）＋（水－燃素）─→水
易燃空气（氢）失燃素空气（氧）
1782年，拉瓦锡重复了他们的实验，并用红热的枪筒分解了水蒸汽，才明确提出正确的结论：水不是元素而是氢和氧的化合物，纠正了两千多年来把水当做元素的错误概念。1787年，他把过去称作“易燃空气”的这种气体命名为“H-ydrogne”（氢），意思是“产生水的”，并确认它是一种元素。
四、氢、氧等气体液化的研究
初中化学教材在叙述氧气和氢气的性质时指出：在１个标准大气压时，氧气在约－183℃（90K）时变为淡蓝色液体，氢气在－252℃（21K）时变为无色液体。人们认识到这些气体的液化温度是很不容易的，经历了一个曲折而艰巨的过程，这个过程是和低温物理的发展联系在一起的。
关于气体液化的研究始于18世纪末。早在1799年，已经通过降温和压缩的方法使氨和二氧化硫液化。1823年，杰出的英国物理学家和化学家法拉第（Faraday,M.1791-1867）用冰冻的混合物使加压的气体降温，液化了硫化氢、氯化氢、氯。1835年，蒂洛勒尔（Thilorier）制得了大量的液态和固态的二氧化碳，并把固态二氧化碳和乙醚混合起来获得了更低的温度。但是，对于氢、氧、氮、一氧化碳这几种气体，直到19世纪六十年代，科学家们尽管已经尝试了一切当时采用的手段（当时压力已可加到2790大气压），都没有能使它们液体。因此这些气体被称为“永久性气体”，这个名称一直沿用了四分之一的世纪。
1863年，英国物理学家安德鲁斯（Andrews,T.1813-1885）把装有液态的和气态的二氧化碳的玻璃容器加热到88°Ｆ（30.92℃）时，液体和气体之间的分界面就完全消失；当温度高于这个数值时，即使压力增大到300或400个大气压，也不能使二氧化碳气液化。他把这个温度称为二氧化碳的临界温度，并设想每种气体都有自己的临界温度。在1869年他提出：液化“永久性气体”的失败大概是由于他们临界温度比迄今已经获得的最低温度还要低得多。只要能够实现更低的温度，它们也是可以被液化的。为此必须寻找获得更低温度的方法。
1852年，英国物理学家焦尔（Joule,J.P.1818-1889）和丹麦物理学家汤姆逊（Thomsen,H.P.J.J.1826-1909）已证明，当非理想气体发生真空绝热膨胀时，由于要克服分子间的引力而作功，温度可能大大降低。1877年两个法国人分别独立地利用焦尔－汤姆逊原理制得了少量液态氧。1875年至1880年间，德国工程师林德（Linde,K.1842-1934）利用焦-汤效应，并采用循环对流冷却，制成了气体压缩式制冷机，可得到更代的温度。1883年奥匈帝国的乌罗布列夫斯基（vonWroblewski,S.F.1848-1888）和奥耳舍夫斯基（Olszewski,K.S.1846-1915）用林德制冷机使氧气和氮气大量液化。英国的杜瓦发明了低温液体容器──杜瓦瓶，并于1898年成功地实现了氢的液化，它在１大气压下的液化温度是－253℃。上世纪末达到的最低温度是－259℃。荷兰物理学家昂乃斯（Onnes,H.D.1853-1926）在１９０８年成功地实现了有重大影响的氦的液化，从而消除了最后一种“永久性气体”，并达到了4.3－1.15Ｋ之间的低温。昂乃斯及其合作者还对极低温度下出现的各种现象（包括超导现象）进行了广泛的研究。昂乃斯“由于他对低温下物质性质的研究，并且制成液氮”而获得1913年诺贝尔物理学奖。
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