Para ter uma relação de equivalência entre unidades mecânica e térmica de energia, Joule criou um aparelho. Girando uma roda de cobre com oito palhetas em um recipiente com água, notou uma alteração de temperatura, resultante da energia mecânica despedida. (Para medir esta variação, pôs um termômetro na tampa do recipiente.)
O trabalho, em Física, é dado pelo produto da intensidade de uma força pela distância percorrida no seu ponto de aplicação. No engenho de Joule, o trabalho era feito por dois cilindros de metal que desciam ao longo de uma régua graduada, pondo em marcha um rolo verticalmente fixado no eixo da roda de palhetas. Ela girava, provocando o aumento de temperatura no interior do recipiente.
Medindo os aumentos de temperatura do líquido em função do trabalho, Joule pôde estabelecer o valor exato do equivalente mecânico do calor.
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