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Au cours de ses recherches, il découvrit l’effet (qui portera son nom)
par lequel le passage de courant électrique produit de la chaleur. En même
temps, il commença à étudier les premiers moteurs électriques, en cher-
chant à en évaluer le rendement. Quand on étudiait le fonctionnement
d’un moteur ou d’une machine, l’effet utile était en général évalué comme
un effet mécanique, appelé travail, qui était mesuré en fonction de la ca-
pacité à soulever un poids à une certaine hauteur, ou bien à mettre
quelque chose en mouvement avec une certaine quantité de force vive.
Au cours de ces recherches, Joule commença à penser que l’action
électrique et l’action chimique pouvaient se convertir, soit en chaleur (qui
ne pouvait donc être qu’équivalente à une forme de mouvement), soit en
effet mécanique (travail ou force vive) et que, à action électrique égale,
plus on produisait de chaleur et moins on produisait d’effet mécanique,
et inversement. Si cela était vrai, la chaleur et l’effet mécanique étaient
deux manifestations d’un même phénomène, c’est-à-dire qu’ils pouvaient
se convertir l’un en l’autre. Dans les machines hydrauliques et méca-
niques, la puissance mécanique perdue par frottement se transformait en
chaleur, et inversement, dans les machines thermiques, l’effet mécanique
produit dérivait de la consommation d’une quantité équivalente de cha-
leur. À ce stade, une solution semblait en vue.

Effectivement, par des expériences répétées, Joule démontra qu’en
faisant perdre par frottements la capacité d’effectuer un travail à un poids
soulevé à une certaine hauteur et qu’on laissait tomber, on obtenait tou-
jours la même quantité de chaleur. De cette façon, il fut en mesure de
déterminer ce qu’il appela l’équivalent mécanique de la chaleur. La seule
hypothèse physique en mesure d’expliquer cette équivalence était que la
chaleur n’était autre que de la force vive transférée sous la forme de mou-
vements au corps réchauffé. Il fallait, par conséquent, accepter de nou-
veau la théorie cinétique de la chaleur.
Hermann von Helmholtz (1821-1894) donna finalement une base
théorique commune à toutes ces observations. Il reprit le théorème des
forces vives de Lagrange, et il postula qu’il était généralisable à tous les
phénomènes physiques, car en chacun d’eux, on pouvait identifier une
force de tension (qui fut ensuite appelé énergie potentielle) et une force
vive (qui fut par la suite appelée énergie cinétique), dont la somme, en
considérant tous les corps qui prenaient part au phénomène, restait de
toute façon constante. Le dénominateur commun de tous les agents na-
turels était ainsi leur capacité à produire des effets.

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