1809年法国化学家盖•吕萨克发现，压强不变时，所有的气体当温度升高值相同时膨胀倍数相同。阿伏加德罗因此推断得（并于1811年在学术刊物上发表）下一假说：“在一定温度、一定压强下相同体积的任何气体必定含有相同数目的分子。”他用“分子”一词来表示由原子结合而成的“粒子”。在他之前没有哪一位科学家对物质的原子和分子作出了本质的区别。

阿伏加德罗用他的假说从理论上解释了盖•吕萨克气体化合体积定律，该定律的内容为“温度和压强一定时，一个化学反应中消耗的各气体与生成的各气体的体积间呈简单整数比。”他从水电解后产生的氢气的体积是氧气的两倍，推断水分子含有氢原子和氧原子数目比是2：1，并且，由于所收集到的氧气的重量是氢气的8倍，因此氧原子质量必定是氢原子的16倍。从阿伏加德罗假说还可以推论出1摩任何物质含有相同数目的微粒，这个数目就是6.02252×1023 ,现在称为阿伏加德罗常数。

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