當邁爾正在為能量守恒定律的宣布受到冷遇的時候，英吉利海峽的彼岸有一位業餘的科學家正日夜進行熱和機械功之間的當量實驗，並通過實驗探討熱和機械運動的關聯。他就是著名的實驗物理學家焦耳（1818～1889）。
焦耳是英國實驗物理學家，他以精確測定熱功當量而聞名於世。他從事熱功當量的實驗研究曆經30多年，積累了大量數據，為能量轉化與守恒定律提供了重要的實驗依據。
焦耳研究熱與功的相當性，起源於他對電機--當時叫磁電機的興趣。焦耳1818年出生在英國工業中心曼徹斯特市的近郊，父親是釀酒廠主，廠裏擁有蒸汽機一類的動力設備，焦耳從小就喜愛做科學實驗。當時有一股電氣熱潮席卷歐洲，人們紛紛試製和研究磁電機，希望能找到一種比蒸汽機更經濟、更清潔、更靈便的動力源。20歲的焦耳正處於敏感、富於進取的年齡，也參加到這一熱潮之中，開始在家裏做起實驗來。他親自設計和製作磁電機，進行各種試驗。他發現，要想靠電磁吸力做出比蒸汽機更經濟的動力源，可能性是非常渺茫的。不過，他沒有就此罷休，而是深入探索效率不高的原因。
他研究了磁電機和電路中的發熱現象，認識到這些熱和摩擦一樣都是動力損失的根源。正是在研究電流的熱效應時，焦耳發現戶I2R定律，也叫焦耳定律。這個定律是說：在一定時間內電流通過金屬導體產生的熱與電流I的平方及導體電阻成正比。焦耳研究電流熱效應的實驗裝置，其中A為一支玻璃管，上麵密纏金屬絲，插入盛水的玻璃筒B中，溫度計T也插入筒內測量溫度。
戶及定律的建立使焦耳對電路中電流的作用有了明確的認識。他仿照動物體中血液的循環，把電池比作心肺，把電流比作血液，看成是攜帶、分配和轉變化學能的媒介，認為在電池中消耗了多少化學“燃料”，在電路中就會發出多少熱和功。
可見，焦耳已有了明確的能量轉化與守恒的概念。
但是，光有明確的概念還是不夠的，作為實驗物理學家，焦耳自然想努力找到功和熱的數量關係，即兩者間的相當量。
於是從1843年起，他就用各種辦法來測熱功當量。
焦耳在磁電機線圈的轉軸上繞兩條細線，相距約30碼（27米）處置兩個定滑輪，跨過滑輪掛有幾千克重的砝碼，砝碼可隨意調整。線圈浸在量熱器的水中，從溫度計的讀數變化可算出熱量，從砝碼的重量及下落的距離可算出機械功。
他得到的最初結果：熱功當量等於460千克·米/千卡，即4．508焦耳/卡。
後來，焦耳將這個方法作了改進，專門製作了一個帶槳翼的轉輪，放在當作量熱器的水桶中，轉輪在砝碼的拉動下不斷攪動水而使水升溫，從多次實驗的平均結果，得出熱功當量為4.782焦耳／卡。
焦耳還利用多孔塞，測量水通過多孔塞後的溫升，得到熱功當量。
焦耳還用壓氣機測熱功當量。壓氣機把經過幹燥器G和蛇形管W的空氣壓縮到容器R，從壓縮空氣的溫升算出熱量，再算熱功當量。釋放壓縮氣體，溫度下降，又可算出熱功當量。
焦耳從19世紀40年代初起，30多年從事熱功當量的測定，用了許多方法，其中包括：槳翼攪拌法、鑄鐵摩擦法、多孔塞法、壓氣機法、電熱法，等等。實驗結果越來越精確，他以日益精確的數據，無可辯駁地證明了能量轉化與守恒定律。
他把熱學實驗當作自己的終生事業，以全副身心傾注在它上麵。