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焦耳确定了各种形式的能(机械能、电能和热能)基本上是同一的,可以由一种形式变换为另一种形式,从而为能量守恒定律,为热力学第一定律奠定基础。1835年在曼彻斯特大学英国著名化学家道耳顿指导下学习,在《论伏打电生热》(1840)论文中,描述了焦耳效应,说明电流在导线中所生的热,与导线电阻和电流平方的乘积成比例。1843年发表了产生一单位热所需功的量值(叫做热功当量)。