Из работ, выполненных в России за этот период, хочется отметить работы, связанные с созданием теоретических основ теплотехники. Среди них открытие в 1840 г. академиком Г. И. Гессом закона сохранения энергии при химических реакциях. В те же годы академик Э. X. Ленц провел важные исследования по взаимопревращениям электричества и теплоты (закон Джоуля-Ленца).
В области теоретических основ горения и газификации топлива огромный вклад в науку внес Дмитрий Иванович Менделеев. Он вывел применяемую и в наше время формулу для подсчета теплоты сгорания органического топлива, ввел понятие «жаропроизводительности» применительно к топливу, высказал идею подземной газификации угля.
В последующие годы А. Н. Бахом были проведены важные для науки и практики исследования по вопросам химического взаимодействия кислорода с углеродом топлива; Н. А. Шиловым и его учениками доказана возможность образования поверхностных оксидов углерода при горении; В. А. Михельсоном построена тепловая теория распространения пламени; В. Ф. Лучинным введено понятие о высшей и низшей теплоте сгорания топлива, и им же разработана методика определения теплоты сгорания органических соединений, используемая при расчетах процессов горения топлива.
Этот век можно назвать основополагающим как в плане формирования теоретических основ энергетики, создания не только принципиально нового энергетического оборудования, но и новых технологий, в которых заложен энергосберегающий принцип потребления энергии. В работах С.А. Подолинского и других были сформулированы основные принципы теории энергоэнтропийной картины человеческой жизни. Основные из этих принципов:
• Закон роста производительности труда — в ходе исторического развития возрастают возможности людей совершать все большую работу при все меньших затратат физического труда.
• Труд есть управление энергетическими потоками окружающей человека природной среды, причем источником энергии для этого служит сама природа.
• «Усовершенствование» человеческой жизни должно заключаться главным образом в количественном увеличении энергетического бюджета каждого человека.
• Человеческая деятельность, противоположная труду, например войны, есть расхищение энергии.
По мере поиска в XIX в. количественно-качественных закономерностей развития различных систем, разработки их теорий сформировались на научном уровне основные представления о неизбежности создания системы эффективного управления энергетическими потоками окружающей человека природной среды. И, пожалуй, о неизбежности энергосберегающего принципа развития человечества ярче всех в XIX в. сказал Д. И. Менделеев: «Топить нефтью — все равно что сжигать ассигнации».
XX в. 1906 г. Нернст В. сформулировал третье начало термодинамики (теорема Нернста). Он предположил, что с приближением абсолютной температуры к нулю энтропия тоже стремится к нулю — «тепловая теорема В. Нернста», или третий закон термодинамики. Основываясь на этом законе, за нулевую точку отсчета энтропии любой системы можно принимать ее максимально упорядоченное состояние.
Эти три закона (1847 г., 1865 г.) вместе с молекулярно-кинетической теорией составили основу термодинамики, сформировавшейся в конце XIX в. как теория теплового двигателя и развившейся затем в самую универсальную дедуктивную и строго логическую научную дисциплину