هنری کاوندیش
تحقیقات در شیمی

در زمان مرگ پدرش، کاوندیش شروع به همکاری نزدیک با چارلز بلاگدن کرد، انجمنی که به بلاگدن کمک کرد تا به‌طور کامل وارد جامعه علمی لندن شود. در عوض، بلاگدن به دور نگه داشتن کاوندیش از جهان کمک کرد. کاوندیش کتاب و مقاله کمی منتشر کرد، اما دستاوردهای زیادی داشت. چندین زمینه تحقیقاتی، از جمله مکانیک، اپتیک، و مغناطیس، به‌طور گسترده در دست نوشته‌های او دیده می‌شود، اما به ندرت در آثار منتشر شده او دیده می‌شود. کاوندیش یکی از به اصطلاح شیمیدانان هواشناس قرن هجدهم و نوزدهم به همراه جوزف پریستلی، جوزف بلک و دانیل رادرفورد محسوب می‌شود. کاوندیش دریافت که یک گاز معین، عجیب و بسیار قابل اشتعال، که از آن به عنوان «هوای قابل اشتعال» یاد کرد، از اثر اسیدهای خاص بر روی فلزات خاص تولید می‌شود. این گاز هیدروژن بود که کاوندیش به درستی حدس زد که نسبت آن در آب دو به یک است.
اگرچه دیگران، مانند رابرت بویل، گاز هیدروژن را زودتر تهیه کرده بودند، اما اعتبار شناخت ماهیت عنصری آن معمولاً به کاوندیش داده می‌شود. در سال ۱۷۷۷، کاوندیش کشف کرد که هوای بازدمی توسط پستانداران به «هوای ثابت» (دی‌اکسید کربن) تبدیل می‌شود، نه به «هوای فلوژیستیک» همان‌طور که جوزف پریستلی پیش‌بینی کرده بود. همچنین با حل کردن قلیاها در اسیدها، کاوندیش دی‌اکسید کربن تولید کرد که همراه با گازهای دیگر در بطری‌هایی که روی آب یا جیوه معکوس شده بودند جمع‌آوری کرد. سپس حلالیت آنها در آب و وزن مخصوص آنها را اندازه‌گیری کرد و به قابلیت احتراق آنها اشاره کرد. او در مقاله خود در سال ۱۷۷۸ با عنوان «ملاحظات عمومی در مورد اسیدها» به این نتیجه رسید که هوای قابل تنفس اسیدیته را تشکیل می‌دهد. کاوندیش برای این مقاله مدال کوپلی انجمن سلطنتی را دریافت کرد. شیمی گاز در نیمه دوم قرن هجدهم اهمیت فزاینده ای داشت و برای اصلاح شیمی فرانسوی آنتوان لوران لاووازیه، که عموماً به عنوان انقلاب شیمیایی شناخته می‌شود، حیاتی شد.
در سال ۱۷۸۳، کاوندیش مقاله ای در مورد ایدیومتری (اندازه‌گیری خوبی گازها برای تنفس) منتشر کرد. او ادیومتر جدیدی از اختراع خود را توصیف کرد که با استفاده از روشی غیردقیق اندازه‌گیری گازها با وزن کردن آنها، بهترین نتایج را تا به امروز به دست آورد. سپس، پس از تکرار آزمایشی در سال ۱۷۸۱ که توسط پریستلی انجام شد، کاوندیش مقاله‌ای در مورد تولید آب خالص با سوزاندن هیدروژن در «هوای دفلوژیستیک شده» (هوا در فرایند احتراق، که اکنون به نام اکسیژن شناخته می‌شود) منتشر کرد. کاوندیش به این نتیجه رسید که سوختن هیدروژن به جای سنتز شدن، باعث متراکم شدن آب از هوا می‌شود. برخی از فیزیکدانان هیدروژن را به عنوان فلوژیستون خالص تفسیر کردند. کاوندیش یافته‌های خود را حداکثر تا مارس ۱۷۸۳ به پریستلی گزارش کرد، اما آنها را تا سال بعد منتشر نکرد. مخترع اسکاتلندی جیمز وات مقاله ای در مورد ترکیب آب در سال ۱۷۸۳ منتشر کرد. بحث و جدل در مورد اینکه چه کسی اولین بار این کشف را انجام داد، آغاز شد.
در سال ۱۷۸۵، کاوندیش ترکیب هوای معمولی (یعنی جوی) را بررسی کرد و نتایج بسیار دقیقی به دست آورد. او آزمایش‌هایی انجام داد که در آن‌ها هیدروژن و هوای معمولی با نسبت‌های شناخته شده ترکیب شدند و سپس با جرقه‌ای از الکتریسیته منفجر شدند. علاوه بر این، او همچنین آزمایشی را توصیف کرد که در آن توانست با اصطلاحات مدرن، گازهای اکسیژن و نیتروژن را از یک نمونه هوای اتمسفر حذف کند تا زمانی که فقط حباب کوچکی از گاز واکنش نداده در نمونه اصلی باقی بماند. کاوندیش با استفاده از مشاهدات خود مشاهده کرد که وقتی مقدار هوای فلوژیستی (نیتروژن) و هوای تخلیه شده (اکسیژن) را تعیین کرد، حجمی از گاز به میزان ۱/۱۲۰ حجم اولیه نیتروژن باقی می‌ماند. با اندازه‌گیری‌های دقیق، او به این نتیجه رسید که «هوای معمولی شامل یک قسمت هوای تخلیه‌شده [اکسیژن]، مخلوط با چهار [نیتروژن] فلوژیست‌شده است».
در دهه ۱۸۹۰(حدود ۱۰۰ سال بعد) دو فیزیکدان انگلیسی، ویلیام رمزی و لرد ریلی، متوجه شدند که گاز بی اثر تازه کشف شده آنها، آرگون، مسئول باقیمانده مشکل ساز کاوندیش است. او خطایی نکرده بود. کاری که او انجام داده بود انجام آزمایش‌های کمّی دقیق با استفاده از ابزارها و روش‌های استاندارد شده با هدف نتایج تکرارپذیر بود. میانگین نتیجه چندین آزمایش را در نظر گرفت. و منابع خطا را شناسایی و مجاز کرد. ترازویی که او استفاده کرد و توسط صنعتگری به نام هریسون ساخته شد، اولین ترازوی دقیق قرن هجدهم بود و به اندازه ترازو لاووازیه (که با دقت یک در ۴۰۰۰۰۰ اندازه می‌گیرد) دقیق بود. کاوندیش با سازندگان دستگاه خود کار کرد و به‌طور کلی دستگاه‌های موجود را بهبود بخشید تا دستگاه‌های کاملاً جدید را اختراع کند.
همان‌طور که در بالا اشاره شد، کاوندیش از زبان نظریه قدیمی فلوژیستون در شیمی استفاده کرد. در سال ۱۷۸۷، او یکی از اولین کسانی بود که در خارج از فرانسه به نظریه جدید ضد فلوژیستی لاووازیه روی آورد، اگرچه در مورد نامگذاری نظریه جدید تردید داشت. پایه ابتدایی کاوندیش که در چارچوب مکانیسم نیوتنی کار می‌کرد، در دهه ۱۷۶۰ به مسئله ماهیت گرما پرداخت و گرما را نتیجه حرکت ماده توضیح داد.
در سال ۱۷۸۳، او مقاله‌ای دربارهٔ دمای انجماد جیوه منتشر کرد و در آن مقاله از ایده گرمای نهان استفاده کرد، اگرچه او از این اصطلاح استفاده نکرد زیرا معتقد بود که این اصطلاح به معنای پذیرش نظریه مادیت گرما است. او مشاهدات خود را در مقاله خود در سال ۱۷۸۴ به صراحت بیان کرد. او در ادامه یک نظریه عمومی گرما را توسعه داد که نسخه خطی آن نظریه به‌طور متقاعدکننده ای به اواخر دهه ۱۷۸۰ تاریخ گذاری شده است. نظریه او در عین حال ریاضی و مکانیکی بود: این نظریه حاوی اصل بقای گرما (که بعداً به عنوان نمونه ای از بقای انرژی شناخته شد) و حتی مفهوم (اگرچه نه برچسب) معادل مکانیکی گرما را شامل می‌شد.