热学是从对热现象的定量研究开始的。定量研究的第一个标志是测量物体的温度。早在17世纪，伽利略就已经造出了第一个温度计。之后，齐曼托学院的成员们继续研究温度计量技术。测温的基本依据是物质的热胀冷缩，其次还要有一个约定的标度系统。伽利略的温度计利用的是空气的受热膨胀和遇冷收缩，但没有固定的刻度。齐曼托学院将一年中最冷和最热的时候作为两个固定点，制定了一个大致的计量系统。他们发现，冰的熔点是一个常数，这启发后来的人们将此作为固定点。惠更斯在1665年即已提出以化冰或沸水的温度作为计量温度的参考点。
1702年，法国物理学家阿蒙顿改进了伽利略的空气温度计。测温物质仍为空气，但整个装置完全封闭，不受外部大气压的影响。这个温度计比伽利略的准确一些。阿蒙顿选定水的沸点为一个固定点，但他不知道沸点也取决于大气压力，所以没有选好准确的固定点。阿蒙顿还提出了绝对零度的概念。他说，当空气完全没有弹性、收缩到不能再收缩的程度时，就一定是极冷点了。
继续阿蒙顿事业的是华伦海。他出生在德国但泽（今波兰的格但斯克），青年时代移居荷兰阿姆斯特丹学习商业，以制造气象仪器为业。华伦海注意到阿蒙顿的工作，十分感兴趣。通过实验，他发现每一种液体都有一个属于自己的沸点；他还发现，沸点均随大气压的变化而变化。
1714年，华伦海用水银代替酒精作为测温物质，制作了自己的温度计。他发明的净化水银的新方法，使这个水银温度计成了真正可供应用的温度计。水银的使用大大扩展了测温范围，因为酒精的沸点太低，不能测量高温，而水银的沸点远远高于水。此外，水银的热胀冷缩变化率比较稳定，可以用作精密测温。
华伦海将盐加入水中，得到比任何冰点都低的最低冰点，并以此作为零度。这样做的目的是不想出现负温度。他又将人的体温作为另一个固定点，将这两个固定点之间划分为8×12=96个刻度，这样人的体温就是96度。后来，他做了调整，令水的沸点为212度，使纯水的冰点为32度。调整后的人体体温为98.6度。这套计温体系就是所谓的华氏温标。
1724年，华伦海公布了他的温度计，并在当年被选为皇家学会会员。华氏温标很快被英国和荷兰采用。今天，许多英语国家仍在使用。
1742年，瑞典天文学家摄尔修斯提出了一个新的测温系统。他以水银为测温物质，将水的沸点定为0度，冰的熔点定为100度。八年以后，摄尔修斯的同事建议把标度倒过来，于是形成了今日广为采用的摄氏温标。
