在19世纪40年代以前的这个时期，人们从许多不同方面对普遍的能量守恒与转化定律进行了广泛的探索。但是只定性地知道热可以转化为其他能量形式中的一种能量是不够的，必须具体确定不同形式能量间的数值当量或换算因子。首先是建立热运动和机械运动之间的定量关系。在这方面，英国的焦耳做出了杰出的贡献。他极力想从实验上证明能量的不灭，先后用了四十年的时间，做了四百多次实验，终于把热与功之间的联系完全找出来了。对于能量转化不但得到了实验的证实而且还取得了转化时的数量关系，为确立能量守恒与转化定律奠定了坚实的实验基础，这些在上文已有介绍。
焦耳不仅单纯从实验上研究热功当量，而且在研究过程中同时也阐明了他对热的本质的认识以及能量守恒与转化定律。1847年5月，焦耳发表了题为《论物质、活力和热》的文章，他在这篇文章中清晰、明确地阐述了能量守恒与转化定律，他说：“……自然现象，不管是机械的、化学的、或是有生命的、几乎完全包括在通过空间的吸引、活力和热的相互变化之中。这就是宇宙中维持着的秩序——没有任何毁灭未曾有任何损失，不管整部机械怎样复杂，它照常润滑而又和谐地工作。”
由此可见，焦耳与迈尔从不同方面以不同方法探索了能量守恒与转化定律。焦耳的工作一开始也没有得到人们的重视，1844年英国皇家学会拒绝他宣读论文，1847年英国科学促进会只让他报告实验提要。他在介绍其实验结果时，引起了威廉·汤姆逊的注意，如果不是他从会上站起，以他明智的观察使与会者对这个新学说产生了浓厚兴趣的话，会议就会对这个新思想不加考虑了。正是焦耳多年来始终如一的全部实验工作，使人们接受了包括各种能量形式的广义的守恒定律。
