В пробирку наливают серный эфир и затем запаивают ее. На дне пробирки — эфир, над эфиром — его пары. Пар и жидкость разделены между собой вогнутой поверхностью — мениском эфира. Затем пробирку начинают нагревать. Эфир испаряется все сильнее и сильнее. По мере испарения эфира объем жидкости начинает увеличиваться, — кажется, что как будто бы жидкости в пробирке становится больше.
Дело в том, что плотность эфира по мере нагревания становится все меньше, поэтому-то он и начинает занимать все больший объем.
Мениск — граница между паром и жидкостью — становится все более плоским и размытым.
Наконец наступает такой момент, когда мениск исчезает, пар и жидкость достигли одинаковой плотности. Теперь нельзя уже говорить ни о жидкости, ни о паре — серный эфир находится в критическом состоянии.
Теория критического состояния, исследующая такие превращения, была основана на ясных опытных данных. Менделеев установил, что для каждого вещества имеется особая «критическая температура», при которой поверхностное натяжение обращается в нуль. Если газ находится в температуре выше критической, то никаким давлением его нельзя превратить в жидкость. Теория критического состояния имеет огромное практическое значение. Она указала путь к сжижению постоянных газов. Идеи Менделеева были впоследствии разработаны Эндрюсом. Но в восьмидесятых годах многие, даже крупные, физики стали брать под сомнение правильность теории критического состояния.
Столетов считал, что эти нападки неосновательны. Решив внести ясность в данный вопрос, он подверг статьи, опровергающие теорию критического состояния, строгому анализу. Найдя в этих работах ряд ошибок, подчас скрытых очень глубоко, он показал неосновательность попыток ревизовать теорию критического состояния. Уже первая работа Столетова о критическом состоянии тел, напечатанная в 1882 году, явила образец блистательного владения Столетовым орудием научной критики. Потом Столетов еще не раз возвращался к этому вопросу, отбивая новые нападки на эту теорию.
Работая в Москве, Столетов не забывает и о своих учениках, многие из которых рассеялись по другим университетским городам России. Воспитанники Столетова проводят в своей деятельности те же идеи, которыми руководствуется и Столетов. В Киеве, в Варшаве, в Казани они борются за создание физических лабораторий, за перестройку преподавания на новых, современных началах. В Казани работает Колли, в Варшавском университете развертывает свою деятельность Зилов. Шиллер, уже заявивший себя рядом крупных работ по термодинамике, трудится в Киеве, у друга Столетова М. П. Авенариуса. Эти люди разносят по всей России семена нового, которые посеял Столетов.