当迈尔正在为能量守恒定律的宣布受到冷遇的时候，英吉利海峡的彼岸有一位业余的科学家正日夜进行热和机械功之间的当量实验，并通过实验探讨热和机械运动的关联。他就是著名的实验物理学家焦耳（1818～1889）。
焦耳是英国实验物理学家，他以精确测定热功当量而闻名于世。他从事热功当量的实验研究历经30多年，积累了大量数据，为能量转化与守恒定律提供了重要的实验依据。
焦耳研究热与功的相当性，起源于他对电机--当时叫磁电机的兴趣。焦耳1818年出生在英国工业中心曼彻斯特市的近郊，父亲是酿酒厂主，厂里拥有蒸汽机一类的动力设备，焦耳从小就喜爱做科学实验。当时有一股电气热潮席卷欧洲，人们纷纷试制和研究磁电机，希望能找到一种比蒸汽机更经济、更清洁、更灵便的动力源。20岁的焦耳正处于敏感、富于进取的年龄，也参加到这一热潮之中，开始在家里做起实验来。他亲自设计和制作磁电机，进行各种试验。他发现，要想靠电磁吸力做出比蒸汽机更经济的动力源，可能性是非常渺茫的。不过，他没有就此罢休，而是深入探索效率不高的原因。
他研究了磁电机和电路中的发热现象，认识到这些热和摩擦一样都是动力损失的根源。正是在研究电流的热效应时，焦耳发现户I2R定律，也叫焦耳定律。这个定律是说：在一定时间内电流通过金属导体产生的热与电流I的平方及导体电阻成正比。焦耳研究电流热效应的实验装置，其中A为一支玻璃管，上面密缠金属丝，插入盛水的玻璃筒B中，温度计T也插入筒内测量温度。
户及定律的建立使焦耳对电路中电流的作用有了明确的认识。他仿照动物体中血液的循环，把电池比作心肺，把电流比作血液，看成是携带、分配和转变化学能的媒介，认为在电池中消耗了多少化学“燃料”，在电路中就会发出多少热和功。
可见，焦耳已有了明确的能量转化与守恒的概念。
但是，光有明确的概念还是不够的，作为实验物理学家，焦耳自然想努力找到功和热的数量关系，即两者间的相当量。
于是从1843年起，他就用各种办法来测热功当量。
焦耳在磁电机线圈的转轴上绕两条细线，相距约30码（27米）处置两个定滑轮，跨过滑轮挂有几千克重的砝码，砝码可随意调整。线圈浸在量热器的水中，从温度计的读数变化可算出热量，从砝码的重量及下落的距离可算出机械功。
他得到的最初结果：热功当量等于460千克·米/千卡，即4．508焦耳/卡。
后来，焦耳将这个方法作了改进，专门制作了一个带桨翼的转轮，放在当作量热器的水桶中，转轮在砝码的拉动下不断搅动水而使水升温，从多次实验的平均结果，得出热功当量为4.782焦耳／卡。
焦耳还利用多孔塞，测量水通过多孔塞后的温升，得到热功当量。
焦耳还用压气机测热功当量。压气机把经过干燥器G和蛇形管W的空气压缩到容器R，从压缩空气的温升算出热量，再算热功当量。释放压缩气体，温度下降，又可算出热功当量。
焦耳从19世纪40年代初起，30多年从事热功当量的测定，用了许多方法，其中包括：桨翼搅拌法、铸铁摩擦法、多孔塞法、压气机法、电热法，等等。实验结果越来越精确，他以日益精确的数据，无可辩驳地证明了能量转化与守恒定律。
他把热学实验当作自己的终生事业，以全副身心倾注在它上面。
