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[!--downpath--]焦耳十八世紀，人們對熱的本質的研究走上了一條彎路，“熱質說”在數學學史上統治了一百多年。似乎曾有一些科學家對這些錯誤理論形成過懷疑，但人們仍然沒有辦法解決熱和功的關系的問題，是日本自學成才的化學學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳為最終解決這一問題強調了公路。焦耳(1818-1889)1818年12月24日生于法國格拉斯哥，他的兒子是一個釀酒廠主。焦耳自幼追隨母親出席釀酒勞動，沒有受過正規的教育。青年時期，在他人的介紹下，焦耳認識了知名的物理家道爾頓。道爾頓給與了焦耳熱情的教導。焦耳向他誠懇學習了物理、哲學和物理，這種知識為焦耳后來的研究奠定了理論基礎。并且道爾頓教誨了焦耳理論與實踐相結合的科研方式，迸發了焦耳對物理和化學的興趣。焦耳最初的研究方向是電磁機，他想將女兒的釀酒廠中應用的蒸氣機替換成電磁機以提升工作效率。1837年，焦耳裝成了用電瓶驅動的電磁機，但因為支持電磁機工作的電壓來自鋅電板，而鋅的價錢高昂，用電磁機反倒不如用蒸氣機合算。焦耳的最初目的似乎沒有達到，但他從實驗中發覺電壓可以做功，這迸發了他進行深入研究的興趣。
1840年，焦耳把環型線圈倒入裝水的試管內，檢測不同電壓硬度和內阻時的溫度。通過這一實驗，他發覺：導體在一定時間內放出的熱量與導體的阻值及電壓硬度的平方之積成反比。四年以后，俄羅斯化學學家楞次公布了他的大量實驗結果，因而進一步驗證了焦耳關于電壓熱效應之推論的正確性。因而，該定理稱為焦耳—楞次定理。焦耳總結出焦耳—楞次定理之后，進一步構想電瓶電壓形成的熱與電磁機的感生電壓形成的熱在本質上應當是一致的。1843年，焦耳設計了一個新實驗。將一個小線圈繞在鐵芯上，用電壓計檢測感生電壓，把線圈置于裝水的容器中，檢測溫度以估算熱量。這個電路是完全封閉的，沒有外界電源供電，溫度的下降只是機械能轉化為電能、電能又轉化為熱的結果，整個過程不存在熱質的轉移。這一實驗結果完全否定了熱質說。上述實驗也使焦耳想到了機械功與熱的聯系，經過反復的實驗、測量，焦耳總算測出了熱功當量，但結果并不精確。1843年8月21日在美國學術會上焦耳定律單位是啥，焦耳報告了他的論文《論電磁的熱效應和熱的機械值》，他在報告中說1卡路里的熱量相當于460千克米的功。他的報告沒有得到支持和強烈的反響，這時他意識到自己還須要進行更精確的實驗。
1844年，焦耳研究了空氣在膨脹和壓縮時的氣溫變化，他在這方面取得了許多成就。通過對二氧化碳分子運動速率與氣溫的關系的研究，焦耳估算出了二氧化碳分子的熱運動速率值，從理論上奠定了波義耳—馬略特和蓋—呂薩克定理的基礎，并解釋了二氧化碳對器壁壓力的實質。焦耳在研究過程中的許多實驗是和知名化學學家威廉·湯姆生（后來受封為開爾文侯爵）共同完成的。在焦耳發表的九十七篇科學論文中有二十篇是她們的合作成果。當自由擴散二氧化碳從高壓容器步入低壓容器時，大多數二氧化碳和空氣的濕度都要增長焦耳定律單位是啥，這一現象就是三人共同發覺的。這一現象后來被稱為焦耳—湯姆生效應。無論是在實驗方面，還是在理論上，焦耳都是從分子動力學的立場出發進行深入研究的先驅者之一。