Newton dacht dat de atomen waaruit een gas is opgebouwd een soort netwerk vormen. Bewegingen van atomen over wat grotere afstanden leken hem niet mogelijk. Bernouilli stelde in 1738 dat de atomen in alle mogelijke richtingen bewegen. Doordat de atomen steeds tegen de wanden van het vat, waarin het gas zich bevindt, botsen, oefent het gas druk uit op de wand van het vat.
Waterston versus Clausius
In 1845 stuurde Waterston een artikel naar de Royal Society. Het artikel werd afgewezen. Zijn idee was dat een gas is opgebouwd uit kleine, botsende deeltjes. Het gedrag van deze microscopische deeltjes bepalen de macroscopische, meetbare grootheden van het gas. Zo liet hij zien dat de temperatuur van het gas volledig bepaald wordt door de kinetische energie van de deeltjes. Ook stelde hij dat de onophoudelijke botsingen van de gasdeeltjes tegen de wanden van het vat een druk veroorzaken.
In 1857 publiceerde Clausius “Über die Art der Bewegung welche wir Wärme nennen”. Hij stelde dat als de wetten van de mechanica toegepast zouden worden op de bewegende atomen de macroscopische eigenschappen berekend zouden kunnen worden. Hetzelfde idee als Waterston dus. Het werk van Clausius werd wel serieus genomen, het werk van Waterston niet. Misschien kwam dat omdat Clausius een professor was en Waterston “maar” een ingenieur en leraar. Je zou ook kunnen zeggen dat Clausius over wat wij nu een netwerk noemen, beschikte en Waterston niet.
Snelheid en grootte
Clausius berekende de gemiddelde snelheid van de atomen: enkele honderden meters per seconde. Volgens Buys Ballot was deze snelheid veel te groot. Als het eten aan het ene uiteinde van een lange tafel opgediend zou worden zou je ogenblikkelijk de geur van het eten aan het andere uiteinde moeten ruiken. De atomen zouden immers nog geen tiende van een seconde nodig hebben om van de ene kant van de tafel naar de andere kant te gaan.
Clausius paste zijn theorie aan: hij gaf de atomen een zekere diameter, hij liet de atomen voortdurend op elkaar botsen en hij voerde de gemiddelde vrije weglengte in. Dit is de afstand die een atoom gemiddeld aflegt tussen twee botsingen.
De atomen worden opgevat als harde bollen, een soort microscopische biljartballen. Maar hoeveel van die ballen zich bijvoorbeeld in een liter van een bepaald gas bevinden, daarover hadden de wetenschappers nog weinig inzicht. Ook over de grootte was nog weinig bekend. Loschmidt gebruikt in 1865 het feit dat een bepaalde stof in de gasfase een veel groter volume heeft dan in de vloeistoffase en hij schatte de diameter van een molecuul dat zich in lucht bevindt op een miljoenste millimeter.
