Ο Πρώτος Νόμος της Θερμοδυναμικής

Σε ένα άλλο πείραμα, χρησιμοποίησε μια απλή ηλεκτρική γεννήτρια την οποία ενεργοποιούσε η πτώση ενός σώματος. Το παραγόμενο ηλεκτρικό ρεύμα ζέσταινε ένα νήμα σε δοχείο με νερό. Το νήμα με τη σειρά του ζέσταινε το νερό. Μετρώντας το ύψος από το οποίο έπεφτε το σώμα γνωστής μάζας μπορούσε να υπολογίζει το μηχανικό έργο. Απ’ τη μάζα του νερού και την αύξηση της θερμοκρασίας του έβγαζε συμπεράσματα για το ποσό της μεταβιβαζόμενης θερμότητας. Σε ένα ακόμα πείραμα, συμπίεζε το αέριο μιας φιάλης βυθισμένης στο νερό. Μετρούσε την ποσότητα του έργου για να πετύχει τη συμπίεση, καθώς και το ποσό θερμότητας που το αέριο μεταβίβαζε στο νερό.

Το κρίσιμο πείραμα πρέπει να έγινε στα 1847, με την περίφημη συσκευή, στην οποία δύο βάρη πέφτοντας έθεταν σε περιστροφική κίνηση πτερύγια βυθισμένα σε νερό. Η βαρυτική δυναμική ενέργεια των δύο σωμάτων μετατρεπόταν σε κινητική ενέργεια του στρεφόμενου στελέχους και από εκεί και πέρα ανύψωνε τη θερμοκρασία του νερού. Οι μετροταινίες, τα θερμόμετρα και οι ζυγαριές έδειχναν ότι μία ορισμένη ποσότητα θερμότητας «γεννιόταν» από μια δεδομένη ποσότητα μηχανικής ενέργειας. Αν «μεταφράσουμε» το αποτέλεσμα των μετρήσεων του Joule σε μονάδες μέτρησης σημερινές, μπορούμε να πούμε ότι αυτό που απέδειξε πειραματικά ήταν ότι: με οποιοδήποτε τρόπο και να γίνει η μετατροπή μηχανικής ενέργειας σε θερμότητα, για να παραχθεί μια θερμίδα (cal) χρειάζονται 4,17 σημερινές μονάδες μηχανικής ενέργειας.