焦耳生于1818年12月24日，是19世纪英国的物理学家。他从小没有上过学，年轻时就努力自学化学和物理，把时间全都花在学习和实验上。后来，焦耳有机会结识了当时的化学家道尔顿，于是他就拜道尔顿为师，虚心求教，收益很大。
在焦耳年轻的时候，电动机刚发明不久，焦耳想用实验测定这新机器有多大效用，在经济上是否合算，这一思想导致了他后来的伟大发现。
焦耳一生的大部分时间是在实验室中度过的。1840年，焦耳多次做过通电导体发热的实验。他把通电的电阻丝放入水中，确定了电流产生的热量跟电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比的关系，这个规律就叫焦耳定律。
在这一发现的基础上，焦耳继续探讨各种运动形式之间的能的数量和转换的关系。1843年，焦耳宣布：自然界的能是不能毁灭的，那里消耗了机械能，总能得到相当的热，热只是能的一种形式。这一宣布在当时立刻引起轰动。因为它打破了统治多年的所谓热质说的机械唯物论观念。
1847年，焦耳做了迄今仍被认为是最好的实验：他在量热器里装了水，中间安上带有叶片的转轴，然后让下降的重物带动叶片旋转，由于叶片和水的摩擦，水和量热器都变热了。根据重物下落的高度，以及量热器内水的升高的温度，就可以计算出热功当量的值来。
焦耳还用鲸鱼油代替水来作实验，测得了热功当量的平均值为428.9千克重米/千卡。接着又用水银来代替水，不断改进实验方法，直到1878年，这时距他开始进行这一工作将近40年了，他已前后用各种方法进行了400多次的实验。他在1849年用摩擦使水变热的方法所得的结果跟1878年的是相同的，即为423.9千克重米/千卡。一个重要的物理常数的测定，能保持30年而不作较大的更正，这在物理学史上也是极为罕见的事。这个值当时被大家公认为热功当量J的值，它比现在的J的公认值：427千克重米/千卡约小0.7%。在当时的条件下，能做出这样精确的实验来，说明焦耳的实验技能十分高超。
1847年在牛津召开的英国科学协会的会议上，焦耳再次宣传自己的理论，这位不屈不挠的实验家，面对怀疑和非难，坚定地声称各种形式的能可以定量地相互转化。1852年，焦耳和开尔文合作，发现了著名的汤姆孙（即开尔文）—焦耳效应。这是一个关于气体受压通过窄孔后膨胀降温的效应，它为近代低温工程提供了一种有效的降温办法。
直到1850年，来自不同途径以不同方法获得能量守恒和转化定律的许多科学家都先后宣布了和焦耳相同的结论，焦耳所做的一切才得到了大家的公认。1850年焦耳成了英国皇家学会的会员。
焦耳于1889年10月11日逝世，后人为了纪念他，在国际单位制中，把功和能的单位定为“焦耳”。
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