一位没有大学职位的实验者
詹姆斯·焦耳在曼彻斯特富裕的酿酒家庭长大，因健康问题主要在家受教育，曾向年老的约翰·道尔顿学习。家族生意给他实验空间，也让职业科学家把他看成地方上的业余爱好者。
焦耳先比较蒸汽机和电动机的经济性，逐渐注意到电流、机械运动和热之间似乎存在固定兑换关系。他需要证明热不是一种可以流入物体的无重量物质，而是运动与能量的一种表现。
落下的砝码让水略微变暖
他让砝码缓慢下降，通过绳和滑轮带动水中的叶轮。叶轮搅水，砝码失去重力势能，水温升高。变化小得惊人，因此容器隔热、摩擦修正和温度计灵敏度决定实验能否说服别人。
不同方法得到近似相同的比例：一定数量的机械功总对应一定数量的热。我们今天把这一思想写进热力学第一定律：
系统内能的变化来自传入的热，也来自外界对它所做的功；符号取决于约定。热不再是某种守恒流体，守恒的是更普遍的能量。
图示说明
静态物理图：joules_energy_conversion。
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焦耳早期报告没有立刻获得重视。1847 年，他在一次会议上遇到年轻的威廉·汤姆孙。汤姆孙起初怀疑，后来认真研究并帮助把焦耳结果接入新热力学。发现不只需要正确测量，还需要一种共同语言，让别人知道那个微小温升究竟改变了什么。
今天能量单位以焦耳命名。名字让结论显得理所当然，地下室里的实验却曾经只是一个年轻人反复确认：砝码下降的高度没有消失，它藏进了水分子更急促的运动里。