从18世纪末到19世纪中叶这段时期里,人类在积累的经验和大量的生产实践、科学实验基础上建立了热力学第一定律即能量守恒和转换定律.在此过程中,德国医生J.R.迈尔和英国物理学家J.P.焦耳做出了重要贡献,他们各自通过独立地研究做出了相同的结论.1842年迈尔在《论无机界的力》一文中,曾提出了机械能和热量的相互转换原理,并由空气的定压比热容同定容比热容之差计算出热功当量的数值.1845年出版的《论有机体的运动和新陈代谢》一书,描述了运动形式转化的25种情况.焦耳从1840年起做了大量有关电流热效应和热功当量方面的实验.于1840-1845年间陆续发表了《论伏打电池所生的热》、《电解时在金属导体和电池组中放出的热》、《论磁电的热效应及热的机械作用》以及《论由空气的胀缩所产生的温度变化》等文章.他通过各种精确的实验,直接求得了热功当量的数值,其结果的一致性,给能量守恒和转换定律奠定了坚实的实验基础.