Джеймс Джоуль существенно повлиял на развитие понятия работы в физике, в частности, благодаря следующим открытиям:
- Принцип сохранения энергии. 13 Джоуль доказал, что энергию нельзя ни создать, ни уничтожить, но её можно изменять из одной формы в другую. 1 Этот принцип стал основой для нового научного направления — термодинамики. 3
- Механический эквивалент теплоты. 1 В 1843 году Джоуль вычислил количество механической работы, которое необходимо для образования эквивалентного количества теплоты. 1 Эта величина была названа «механическим эквивалентом теплоты». 1
- Связь между механической работой и теплотой. 2 Джоуль провёл эксперименты, которые продемонстрировали, что определённое количество механической энергии может быть преобразовано в тепловую энергию. 2
- Измерение механической работы. 2 Учёный разработал измерительный механизм, который позволял точно измерять работу, производимую механическими системами. 2
- Эффект Джоуля-Томсона. 15 Совместно с Уильямом Томсоном Джоуль объяснил систему работы холодильных установок. 1 Учёные доказали, что расширения газа без выполнения работы приводит к существенному снижению его температуры. 1
В знак признания вклада Джоуля в изучение связи теплоты и механического движения, единица энергии (или работы) в физике была позже названа в его честь — джоуль (Дж). 14