O físico inglês James Joule
Joule passou uma década medindo cuidadosamente o calor, com o objetivo de descobrir o relacionamento entre esse e o movimento mecânico. Embora os cientistas concordassem que o movimento mecânico podia ser transformado em calor, eles não conheciam o fator de conversão. Em uma experiência, Joule mediu a energia mecânica usada para virar uma manivela presa a pás que agitavam a água. Quando um peso caía por um certa distância, fazia virar a roda de pás, agitando a água. Ele relacionou o aumento da temperatura da água com a distância que o peso caía, para calcular o equivalente mecânico do calor: jogar um peso de 100 libras (45,36 quilos) por 7,78 pés (2,371 metros) fazia subir a temperatura de uma libra (453,6 gramas) de água em 1º Fahrenheit (0,5556ºC). Joule projetou termômetros capazes de ler centésimos de Fahrenheit e baseou suas descobertas em mudanças mínimas de temperatura. Sua experiência levou à primeira determinação do equivalente mecânico do calor – chamado de equivalente de Joule.
Ele também conduziu pesquisas e experiências sobre a relação entre o calor e a eletricidade. Em seu ensaio On the Production of Heat by Voltaic Electricity (Sobre a produção de Calor por Eletricidade Voltaica, de 1840), chegou à fórmula conhecida como lei de Joule: o calor produzido é diretamente proporcional à resistência do condutor multiplicada pelo quadrado da corrente.
Como Joule era dono de cervejaria, autodidata e fraco em matemática, as sociedades científicas rejeitaram seus