James Prescott Joule, 1818’de Salford (Manchester) yakınlarında doğdu. Babası bir bira yapımcısıydı. Bir süre John Dalton’la çalışmasına karşılık Joule, daha çok kendi kendini yetiştirdi.
1830 yıllarında, elektrik, bilimin başlıca ilgi alanlarından biri haline gelmişti, ama pillerin ve o sıralarda yeni geliştirilmiş olan elektrik motorunun sınırları bilinmiyordu. Bunların, sonsuz bir güç içerdikleri sanılıyordu. Bu düşünceden yola çıkan Joule, elektrik motorunu yetkinleştirmek için çalışmalara başladı. Ama, üç yıl sonra, pille çalışan motorun, buhar makinesinin beşte biri kadar verimli olduğunu kabul etmek zorunda kaldı.
Bundan sonra Joule, elektrik akımının oluşturduğu ısı üstünde çalıştı. Açığa çıkan ısının, akımın karesi ile iletkenin direncinin çarpımına eşit olduğunu buldu (günümüzde bu yasa, ısı yitimleri en aza indirilerek, yüksek gerilimde ve düşük akımda elektrik iletilebilmesini sağlamıştır).
Joule’un ikinci buluşu, motorun yaptığı iş artıkça, akımdan açığa çıkan ısının azalmasıdır. Joule, ısı ve işin yer değiştirebildiklerini, yani ısının da bir enerji olduğunu ortaya çıkardı. (Söz konusu yıllarda ısının ‘kalorik’ diye tanımlanan bir madde olduğu düşüncesi yaygındı.) İş ve ısı yer değiştirebiliyorsa, aralarındaki değişme oranının her zaman aynı olması gerekirdi. Bu yüzden, mekanik enerji ısıya nasıl dönüşürse dönüşsün (sözgelimi, sürtünme ya da basınçla), yapılan işin her zaman, ortaya çıkan ısıyla orantılı olması gerekirdi. Bunu kanıtlamak için Joule, birçok deney yaptı. Isının mekanik eşdeğeri, bütün durumlarda, maddelerde ve işlemlerde, bütünüyle değişmez bir dönüşüm oranıydı.
Bilim dünyasını bu görüşe inandırmak yıllar aldı. Joule’un görüşlerinin taraftar kazanmasında William Thomson’un da büyük katkısı oldu. Joule’un bundan sonraki işi, ısının mekanik eşdeğerini ölçmek oldu. Bu iş için, pirinçten bir kalorimetre içinde suyu karıştıracak bir pirinç pervane ile pervanenin eksenini döndürecek biçimde asılmış ağırlıklar kullandı. 1878 yılında, çok duyarlı termometreler yardımıyla, günümüzde bulunanlara çok yakın değerler elde etti.
Fizik biliminin birçok dalında araştırmalar yapmış olan Joule, gazların kinetik kuramını da sağlam temellere oturtan ilk bilim adamıdır. Bununla birlikte, en büyük başarısı, ısının mekanik eşdeğerini bulması ve enerjinin korunumu yasasını ortaya koymasıdır. Uluslararası iş birimi, günümüzde de Joule’un adıyla anılmaktadır: Her kilokalori ısı için 4,179 joule (ya da jul) ortaya çıkar.
