К концу XVIII века учёные научились измерять и работу, и количество теплоты. Поэтому возникало много вопросов. Если сила трения будет совершать 1 Дж работы над различными веществами (сталью, медью, водой и так далее), то одинаковое ли количество теплоты выделится при этом? Если одинаковое – то сколько именно? Если разное, то от каких причин зависит выделение тепла? Были и многие другие вопросы. Поэтому для дальнейшего развития теории тепловых явлений потребовались новые экспериментальные данные.

Спустя полвека, в 1850 г. манчестерский пивовар Д.Джоуль дал ответы на все вопросы. Его экспериментальной установкой стал калориметр с погружённой в него мешалкой, которая приводилась во вращение опускавшейся гирей (см. рисунок). Трение лопастей мешалки о воду или ртуть, которыми заполнялся калориметр, приводило к их нагреванию. Это измеряли термометром.

Сила тяжести, опуская гирю, совершала работу A = F · l = mg · h. Возникавшее при трении количество теплоты подсчитывали по основной калориметрической формуле Q=cmΔt°.

Джоуль многократно повторял этот опыт при различных условиях: менял количество воды, заменял её ртутью и другими веществами, менял массу гири, высоту её поднятия и так далее. Однако вывод был всегда тот же: совершение силой трения скольжения 1 Дж механической работы приводит к возникновению теплоты в количестве 1 Дж. Этот неоспоримый факт стал экспериментальным подтверждением закона сохранения энергии.

Закон сохранения энергии лёг в основу термодинамики – новой для того времени теории тепловых явлений. С тех пор она существенно расширилась и превратилась в теорию о взаимопревращениях работы и энергии: тепловой, химической, электрической, атомной (ядерной) и так далее. В таком виде термодинамика существует и по сей день.