Дальнейшее развитие атомистики XIX в. Всеобъемлемость принципов термодинамики, открытых и разработанных к этому времени и, в частности, второго начала, заставляла физиков-теоретиков искать причины универсальной мощи термодинамики.
В результате в науке возникли два направления феноменологическое и атомистическое. Феноменологическое направление не считало необходимым искать более глубоких причин физических процессов, оно ограничивало задачу изучения природы описанием явлений на основе экспериментально установленных принципов.
Энергетики Гельм, Оствальд и другие считали энергию основным понятием науки, а такие понятия, как материя, сила, производными и даже излишними. Что касается представления об атомах и молекулах, то энергетики, а также венский физик Эрнст Мах, один из видных сторонников феноменологического направления, считали эти представления продуктами чистой фантазии, аналогичными представлениям о ведьмах и привидениях. Однако такие видные представители науки, как Клаузиус, Максвелл, а затем Больцман, с успехом разрабатывали молекулярно-кинетическую теорию. Максвелл, Клаузиус, Больцман, Гиббс, развивая физическую атомистику, искали законы, управляющие поведением коллектива атомов и молекул, делая по возможности простые гипотезы о строении самих атомов.
В XIX в. единственным средством наблюдать взаимодействия атомов и определять их индивидуальные особенности были химические реакции. Именно в недрах химической атомистики родилась первая гипотеза о строении всех атомов из атомов водорода Проут, 1815. В 1859 г. было сделано важное открытие в оптике, физик Густав Кирхгос 1824-1887 и химик Роберт Бунзен 1811 1899 открыли спектральный анализ, давший в руки химикам новое мощное средство исследования.