Anfangs arbeitete James Prescott Joule am Wirkungsgrad von Elektromotoren und entdeckte dabei die Wärme, die von einem elektrischen Widerstand abgegeben wird. Motiviert durch seinen christlichen Glauben versuchte Joule zu zeigen, dass die Kräfte in der Natur einheitlich sind.

1840 ermitelte er die Temperaturerhöhung in einem Rührbehälter (siehe Bild rechts), die ein fallendes Gewicht erzeugte, wenn im Fallen das Wasser mit Schaufelrädern umrührte. Er fand heraus, dass ein Gewicht von 772 Pfund, das einen Fuß fällt die Temperatur von einem Pfund Wasser um 1°F erhöht. Dies führte zum heute anerkannten Wärmeäquivalent von 1 cal = 4.184 J.
(Joule selbst fand schon folgenden Wert: 1 cal = 4.15 J)

Seine Experimente haben gezeigt, dass Wärme durch Bewegung erzeugt wird und haben damit die Grundlage für die Theorie der Wärmelehre gelegt.