El agua se introduce en el cilindro mediante una pipeta de vidrio con el extremo doblado. El extremo doblado se sumerge en agua y se succiona el aire por el extremo superior. Cuando está llena de agua, su extremo superior se cierra con el dedo y el extremo doblado se coloca en la cubeta de mercurio, bajo el orificio del cilindro. Al soplar en la pipeta, el agua ascenderá hasta la superficie del mercurio en el cilindro debido a su menor densidad. La solubilidad de un gas como el amoníaco puede demostrarse tomando un matraz lleno del gas y cerrado con un corcho atravesado por un tubo. Al colocar el tubo bajo el agua, esta ascenderá al interior del matraz (lo cual puede acelerarse calentando previamente el matraz) y comenzará a surtir como una fuente en su interior. Tanto el ascenso del mercurio como la fuente demuestran claramente la considerable afinidad del agua por el gas amoníaco, y se hace evidente la fuerza que actúa en esta disolución.
Se requiere un cierto período de tiempo tanto para la mezcla inter homogénea de los gases (difusión) como para el proceso de solución, el cual depende no solo de la superficie de las sustancias participantes, sino también de su naturaleza.
Esto se comprueba mediante la experiencia. Las soluciones de diferentes sustancias más pesadas que el agua, tales como la sal o el azúcar, se vierten en jarras altas. A continuación, se vierte agua pura con mucho cuidado en estas jarras (a través de un embudo) sobre la parte superior de las soluciones, para no perturbar el estrato inferior, y las jarras se dejan luego en reposo. La línea de demarcación entre la solución y el agua pura será visible debido a sus diferentes coeficientes de refracción. A pesar de que las soluciones utilizadas son más pesadas que el agua, transcurrido un tiempo se producirá una mezcla completa.
Gay-Lussac se convenció de este hecho mediante este experimento en particular, que llevó a cabo en los sótanos situados bajo el Observatorio Astronómico de París. Estos sótanos son bien conocidos como el lugar donde se han realizado numerosas investigaciones interesantes porque, debido a su profundidad bajo tierra, tienen una temperatura uniforme durante todo el año; la temperatura no cambia durante el día, y esto era indispensable para los experimentos sobre la difusión de las soluciones, a fin de que no surgiera ninguna duda sobre los resultados debido a un cambio diario de temperatura (el experimento duró varios meses), lo cual generaría corrientes en los líquidos y mezclaría sus estratos.
A pesar de la uniformidad de la temperatura, la sustancia en solución ascendió con el tiempo hacia el agua y se distribuyó uniformemente en ella, lo que demuestra que existe entre el agua y una sustancia disuelta en ella un tipo particular de atracción o tendencia hacia la interpenetración mutua en oposición a la fuerza de la gravedad. Además, este esfuerzo, o velocidad de difusión, es diferente para la sal, el azúcar o diversas otras sustancias.17
Se sigue por tanto que en la solución actúa una fuerza peculiar, como en las combinaciones químicas propiamente dichas, y la solución está determinada por un tipo particular de movimiento (por la energía química de una sustancia) que es propio de la sustancia disuelta y del disolvente.
Graham hizo una serie de experimentos similares a los arriba descritos, y demostró que la velocidad de difusión18 en el agua es muy variable; es decir, la distribución uniforme de una sustancia en el agua que la disuelve se alcanza en diferentes periodos de tiempo con diferentes soluciones. Graham comparó la capacidad