Han genomförde en serie experiment, berömt med ett paddelhjul i en vattenbehållare, vilket visade att mekaniskt arbete som gjorts på ett system kunde direkt omvandlas till värme. Detta ledde till formuleringen av första lagen om termodynamik , som säger att energi inte kan skapas eller förstöras, endast omvandlas från en form till en annan.
Joules arbete var avgörande för att fastställa likvärdigheten mellan mekanisk och termisk energi och lägger grunden för utvecklingen av termodynamik som en vetenskap.
