卡文迪许在金属从稀酸中置换出氢气时，氢气的质量与消耗的金属质量间存在定量关系。用已知准确质量的金属镁条与过量的稀硫酸反应，在一定温度和压力下测出被置换出氢气的体积，据理想气体的状态方程及镁与氢气置换时的定量关系，便可计算出镁的相对原子质量，即摩尔质量。