Джоуль потратил 35 лет, изучая превращение различных видов работы в тепло, проводя высокоточные измерения. Он измерил количество тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока. Джоуль нагревал воду и ртуть, перемешивая их механической мешалкой или прогоняя воду через узкий трубопровод. Он сумел нагреть воздух путем сжатия и т. д. И каждый раз ученый проводил точные расчеты, каков объем выполненной работы и сколько при этом в системе выделилось тепла. Он установил, что данное количество работы любого вида всегда производит строго определенное количество тепла, которое получило название механический эквивалент тепла. Поскольку тепло можно превратить в работу, то его следует рассматривать как форму энергии (по-гречески «производящая работу»). Электричество, магнетизм, свет и движение можно использовать для выполнения работы, поэтому все они являются видами энергии. Да и сама работа, превращенная в тепло, также является энергией.